用于直拉法生產單晶硅棒的單晶爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及單晶生產設備領域，尤其是一種用于直拉法生產單晶硅棒的單晶爐。
【背景技術】
[0002]21世紀，世界能源危機促進了光伏市場的發展，晶體硅太陽能電池是光伏行業的主導產品。隨著世界各國對太陽能光伏產業的進一步重視，特別是發達國家制定了一系列的扶持政策，鼓勵開發利用太陽能，另外，隨著硅太陽能電池應用面的不斷擴大，太陽能電池的需求量越來越大，硅單晶材料的需求量也就越來越大。
[0003]單晶硅為一種半導體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，單晶硅生長技術有兩種:一種是區熔法，另一種是直拉法，其中直拉法使目前普遍采用的方法。
[0004]直拉法生長單晶硅的方法如下:將高純度的多晶硅原料放入單晶爐的石英坩禍內，然后在低真空有流動惰性氣體的保護下加熱熔化，把一支有著特定生長方向的單晶硅(也叫做籽晶)裝入籽晶夾持裝置中，并使籽晶與硅溶液接觸，調整熔融硅溶液的溫度，使其接近熔點溫度，然后驅動籽晶自上而下伸入熔融的硅溶液中并旋轉，然后緩緩上提籽晶，此時，單晶硅進入錐體部分的生長，當錐體的直徑接近目標直徑時，提高籽晶的提升速度，使單晶硅體直徑不再增大而進入晶體的中部生長階段，在單晶硅體生長接近結束時，再提高籽晶的提升速度，單晶硅體逐漸脫離熔融硅，形成下錐體而結束生長。用這種方法生長出來的單晶硅，其形狀為兩段呈錐形的圓柱體，將該圓柱體切片，即得到單晶硅半導體原料，這種圓形單晶硅片就可以作為集成電路或太陽能的材料。
[0005]單晶硅拉制一般在單晶爐中進行，目前，所使用的單晶爐，包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設置有籽晶旋轉提升機構，所述下爐膛內設置有保溫筒，所述保溫筒內設置有石墨坩禍，所述石墨坩禍內設有石英坩禍，石墨坩禍外側設置有加熱器，加熱器位于保溫筒內，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內，所述下爐膛的下部設置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空栗，真空栗的進口與排放管的出口相連，所述石英坩禍上方設置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動桿與籽晶旋轉提升機構相連，所述石墨坩禍底部設置有坩禍旋轉頂升機構，所述石墨坩禍與坩禍旋轉頂升機構設置有圓形的石墨托板，所述氬氣管上設置有氣體加熱裝置，所述氣體加熱裝置包括柱狀基體，所述柱狀基體內設置有圓柱形的氣體加熱空腔，所述柱狀基體上設置有與氣體加熱空腔連通的進氣口與出氣口，所述進氣口通過氣管與氬氣源連通，所述出氣口與氬氣管連通，所述柱狀基體的表面纏繞有加熱絲，所述加熱絲連接在電源上，這種單晶爐在實際使用過程中存在以下問題:氬氣在進入下爐膛之前通常都需要使氬氣的溫度被加熱至一個恒定的溫度，這樣做是為了避免氬氣的溫度過低對下爐膛內的溫度造成較大的影響，為了實現此目的，通常都是利用溫控表和溫度探頭實現對氬氣溫度的調控，但是，溫控表的調控精度受到溫度變化大小的影響，如果溫度變化較大，溫控表反應較為快速，靈敏，如果溫度變化較小，則溫控表則反應遲鈍，有時甚至不會有任何反應，如果等氬氣的溫度發生較大變化時，溫控表才開始進行調控，這就會導致氬氣的溫度變化非常大，不能夠較為穩定的保持在一個恒定的溫度，會對下爐膛內的溫度造成較大的影響，進而對晶棒的生長造成較大的影響，致使最后長成的晶棒質量較差。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種使氬氣被加熱至一個恒定的溫度進而避免對晶棒的生長造成較大的影響的用于直拉法生產單晶硅棒的單晶爐。
[0007]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:該用于直拉法生產單晶硅棒的單晶爐，包括上爐膛、下爐膛，上爐膛設置在下爐膛上方且上爐膛通過隔離閥固定在下爐膛頂部，所述上爐膛頂部設置有籽晶旋轉提升機構，所述下爐膛內設置有保溫筒，所述保溫筒內設置有石墨坩禍，所述石墨坩禍內設有石英坩禍，石墨坩禍外側設置有加熱器，加熱器位于保溫筒內，所述加熱器通過加熱電極固定在下爐膛底部，下爐膛的頂部連接有氬氣管，所述氬氣管穿過下爐膛伸入到下爐膛內，所述下爐膛的下部設置有真空抽口，所述真空抽口上連接有排放管，排放管末端連接有真空栗，真空栗的進口與排放管的出口相連，所述石英坩禍上方設置有籽晶夾持裝置，所述籽晶夾持裝置通過傳動桿與籽晶旋轉提升機構相連，所述石墨坩禍底部設置有坩禍旋轉頂升機構，所述石墨坩禍與坩禍旋轉頂升機構設置有圓形的石墨托板，所述氬氣管上設置有氣體加熱裝置，所述氣體加熱裝置包括柱狀基體，所述柱狀基體內設置有圓柱形的氣體加熱空腔，所述柱狀基體上設置有與氣體加熱空腔連通的進氣口與出氣口，所述進氣口通過氣管與氬氣源連通，所述出氣口與氬氣管連通，所述柱狀基體的表面纏繞有加熱絲，所述加熱絲連接在電源上，所述加熱絲與電源之間設置有溫控表，所述氣體加熱空腔內設置有熱電偶溫度計，所述熱電偶溫度計與溫控表相連接，還包括放大電路，所述熱電偶溫度計與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與溫控表相連，所述放大電路包括電阻第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第一匪0S管Ml、第二匪0S管M2、NM0S管第三匪0S管M3、第四NM0S管M4、第五匪0S管M5、第六匪0S管M6和第七NM0S管M7 ；熱電偶溫度計D的負極接第一 NM0S管Ml的源極和第二匪0S管M2的柵極，其正極接地;第一匪0S管Ml的漏極通過第一電阻R1接電源VDD，其柵極接第二 NM0S管M2的漏極，其源極通過第二電阻R2接地;第二匪0S管M2的漏極通過第三電阻R3接電源VDD，其柵極接第一匪0S管Ml的源極，其源極接地；第三NM0S管M3的漏極通過第四電阻R4接電源VDD，其柵極接第四NM0S管M4的漏極，其源極通過第五電阻R5接地;第四W0S管M4的漏極通過第六電阻R6接電源VDD，其源極接地;第五匪0S管M5的漏極通過第七電阻R7接電源VDD，其柵極接第三NM0S管M3的漏極;第六NM0S管M6的漏極通過第八電阻R8接電源VDD，其柵極接第一 NM0S管Ml的漏極;第五NM0S管M5和第六匪0S管M6的源極共同接第七匪0S管M7的漏極；第七匪0S管M7的柵極接第三匪0S管M3的源極和第四NM0S管M4的柵極，其源極接地;第八電阻R8與第六NM0S管M6的連接點為放大電路的輸出端。
[0008]進一步的是，所述下爐膛內設置有環形布氣板，所述環形布氣板水平設置在石墨坩禍的上方，所述環形布氣板為夾層結構，包括第一上層板與第一下層板，所述第一上層板與第一下層板之間密封形成第一夾層空間，所述氬氣管與第一夾層空間連通，所述第一下層板上設置有多個第一透氣孔，所述多個第一透氣孔在第一下層板上均布設置。
[0009]進一步的是，所述下爐膛底部設置有吸氣板，所述吸氣板水平設置，所述吸氣板為夾層結構，包括第二上層板與第二下層板，所述第二上層板