用于区熔法制备单晶硅的加热线圈

摘要

本发明涉及一种用于区熔法制备单晶硅的加热线圈，包括线圈主体和线圈冷却水管，线圈冷却水管嵌入线圈主体内，线圈主体为平板单匝结构，线圈主体的上表面设有向线圈内部凹陷的台阶Ⅰ，在台阶Ⅰ底部与线圈主体内圆上边缘之间设置上斜面；在线圈主体下表面设置向线圈内部凹陷的台阶Ⅱ；在台阶Ⅱ底部与线圈主体内圆下边缘之间设置上斜面；在线圈主体内圆下表面处，设置一圈圆弧凸起；在线圈主体内圆处开有四个贯通上下表面的十字狭缝，在线圈主体外圆沿狭缝Ⅰ方向的一侧设置连接电极的法兰，在法兰与狭缝Ⅰ间设置一条主缝，主缝宽度逐渐减小延伸至法兰处。本发明可以使熔区热场均匀、熔区温度梯度小、成晶率高。

说明书

技术领域

本发明属于区熔技术领域，尤其是涉及一种用于区熔法制备单晶硅的加热线圈。

背景技术

在区熔法制备单晶硅的过程中，多晶硅料边缘出现毛刺、熔区出现腰带等情况都将中断整个制备过程，造成较大的经济损失，因此，一个稳定、均匀的用于制备区熔硅单晶的热场是十分重要的。而构筑热场的核心部分就是加热线圈，常规的十字狭缝线圈随着多晶料直径的变大，热场不均匀现象加剧，容易出现熔硅下行不畅、出毛刺、腰带现象，降低成品率。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明提供一种用于区熔法制备单晶硅的加热线线圈，可以使热场均匀、熔区温度梯度小、成晶率高。

本发明采取的技术方案是：一种用于区熔法制备单晶硅的加热线圈，其特征在于：包括线圈主体和线圈冷却水管，所述线圈冷却水管嵌入所述线圈主体内，线圈主体为平板单匝结构，线圈主体的上表面设有向线圈内部凹陷的台阶Ⅰ，在所述台阶Ⅰ底部与线圈主体内圆上边缘之间设置上斜面；在线圈主体下表面设置向线圈内部凹陷的台阶Ⅱ；在所述台阶Ⅱ底部与线圈主体内圆下边缘之间设置上斜面；在所述线圈主体内圆下表面处，设置一圈圆弧凸起；在线圈主体内圆处开有四个贯通上下表面的十字狭缝，分别为狭缝Ⅰ、狭缝Ⅱ、狭缝Ⅲ和狭缝Ⅳ，在线圈主体外圆沿狭缝Ⅰ方向的一侧设置连接电极的法兰，在所述法兰与狭缝Ⅰ间设置一条主缝，所述主缝宽度逐渐减小延伸至法兰处。

本发明的有益效果：由于在线圈内圆下表面处设置一圈圆弧凸起，有效的降低熔区温度梯度；主缝宽度逐渐减小的设计，有效减小热场不对称性，可改善单晶生长热场，解决毛刺、腰带等问题，有效提高区熔法制备单晶硅的成品率。

附图说明

图1是本发明主视图剖面图；

图2是本发明侧视图；

图3是本发明使用状态示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种用于区熔法制备单晶硅的加热线圈，包括线圈主体1和线圈冷却水管9，线圈冷却水管9嵌入线圈主体1内，线圈主体1为平板单匝结构，线圈主体1的上表面1-4设有向线圈内部凹陷的台阶Ⅰ5-1，在台阶Ⅰ5-1底部与线圈主体内圆1-1上边缘1-2之间设置上斜面6；在线圈主体1下表面1-5设置向线圈内部凹陷的台阶Ⅱ5-2；在台阶Ⅱ5-2底部与线圈主体内圆1-1下边缘1-3之间设置上斜面8；在线圈主体内圆1-1下表面1-3处，设置一圈圆弧凸起7；在线圈主体1内圆1-1处开有四个贯通上下表面的十字狭缝，分别为狭缝Ⅰ2-1、狭缝Ⅱ2-2、狭缝Ⅲ2-3和狭缝Ⅳ2-4，在线圈主体1外圆沿狭缝Ⅰ2-1方向的一侧设置连接电极的法兰3，在法兰3与狭缝Ⅰ2-1间设置一条主缝4，主缝4宽度逐渐减小延伸至法兰3处。

使用时，如图3所示，将本发明的加热线圈11法兰3与区熔炉正负电极连接，调整加热线圈功率为15～50KW。该结构使用于区熔法制备单晶硅的加热线圈11中心处产生的电磁场分布更加均匀，即熔区12处温度梯度更小，同时降低固液界面（熔区12与多晶硅棒区3之间、熔区12与多晶硅原料区14之间）温度梯度，更利于稳定成晶；台阶5使得台阶正上方电磁场增强，避免较大直径多晶硅料边缘出现毛刺现象；上斜面6可以使斜面上方电磁场向内聚拢，使多晶硅料熔化界面平坦且向中心倾斜，有利于熔硅流向中心；下斜面8可以使斜面下方电磁场向内聚拢，降低结晶界面温度梯度，降低单晶硅内部的应力，降低断裂的风险。

线圈主体1内圆处开有贯通上下表面的十字狭缝，在线圈主体1外圆沿狭缝2-1方向的一侧设有连接电极的法兰3，法兰3与狭缝2-1之间通过一条宽度逐渐减小的主缝4连接，该结构可有效降低因为线圈主体1的结构不对称导致的电磁场分布不对称现象，使整个热场分布更加均匀，避免熔区12出现腰带的现象，成晶率高。