本發(fā)明屬于單晶硅制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種直拉單晶用加熱器，還涉及利用前述直拉單晶用加熱器的直拉單晶方法。

背景技術(shù)：

直拉法又稱為切克勞斯基法，簡稱CZ法。CZ法的特點(diǎn)是將裝在坩堝中的多晶硅化料以形成熔體，然后將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)并提升籽晶，依次經(jīng)過引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長及收尾過程，提拉生長硅單晶。

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，直拉單晶的生產(chǎn)成本及成品品質(zhì)面臨著更高的要求。熱場與單晶提拉速度、雜質(zhì)含量及缺陷分布等一系列參數(shù)息息相關(guān)，直接影響直拉單晶的成本與品質(zhì)。現(xiàn)有的直拉單晶熱場，通常采用對(duì)筒形石墨元件開槽加工而成的方波形加熱器，其控制方式單一、加熱功率相對(duì)固定，難以配合熱場的其他部件、形成優(yōu)化的溫度分布，逐漸跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種直拉單晶用加熱器，可以形成調(diào)節(jié)直拉單晶生長時(shí)的溫度梯度。

本發(fā)明的目的還在于提供一種利用上述直拉單晶用加熱器的直拉單晶方法，以方便地調(diào)節(jié)直拉單晶生長工藝、提高直拉單晶的單晶硅品質(zhì)。

本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是：直拉單晶用加熱器，包括加熱器主體，加熱器主體具有相對(duì)的第一端部和第二端部，加熱器主體具有多個(gè)自第一端部向第二端部延伸的第一狹槽以及多個(gè)自第二端部向第一端部延伸的第二狹槽，多個(gè)第一狹槽與多個(gè)第二狹槽交替設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一狹槽之間形成一個(gè)發(fā)熱單元，每個(gè)發(fā)熱單元均包括多個(gè)相連接的加熱段，至少一個(gè)加熱段具有開口。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

發(fā)熱單元包括沿加熱器主體的軸向設(shè)置的第一加熱段與第二加熱段，第一加熱段或第二加熱段形成于一個(gè)第一狹槽與一個(gè)相鄰的第二狹槽之間，開口開設(shè)于第一加熱段和/或第二加熱段，并靠近第一端部或第二端部。

發(fā)熱單元還包括垂直于加熱器主體的軸向設(shè)置的第一連接加熱段以及第二連接加熱段，第一連接加熱段靠近第一端部、并連接于第一加熱段和第二加熱段之間，第二連接加熱段靠近第二端部、且用于連接兩個(gè)相鄰的發(fā)熱單元，開口還開設(shè)于第一連接加熱段或第二連接加熱段。

開口開設(shè)于第一連接加熱段，而且第一加熱段和/或第二加熱段的開口靠近第一連接加熱段。

自第二連接加熱段向第一連接加熱段方向，開口垂直加熱器主體的軸向方向截面積逐漸增大。

本發(fā)明所提供的另一種技術(shù)方案為：直拉單晶方法，包括以下步驟：

裝料；

利用前述直拉單晶用加熱器化料以形成熔體；

調(diào)節(jié)直拉單晶用加熱器的功率，控制熔體的縱向溫度梯度，將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，并依次進(jìn)行引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長及收尾后即得 單晶硅。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

直拉單晶用加熱器包括加熱器主體，加熱器主體具有相對(duì)的第一端部和第二端部，加熱器主體具有多個(gè)自第一端部向第二端部延伸的第一狹槽以及多個(gè)自第二端部向第一端部延伸的第二狹槽，多個(gè)第一狹槽與多個(gè)第二狹槽交替設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一狹槽之間形成一個(gè)發(fā)熱單元，每個(gè)發(fā)熱單元均包括多個(gè)相連接的加熱段，至少一個(gè)加熱段具有開口。

發(fā)熱單元包括沿加熱器主體的軸向設(shè)置的第一加熱段與第二加熱段，第一加熱段或第二加熱段形成于一個(gè)第一狹槽與一個(gè)相鄰的第二狹槽之間，開口開設(shè)于第一加熱段和/或第二加熱段，并靠近第一端部或第二端部。

發(fā)熱單元還包括垂直于加熱器主體的軸向設(shè)置的第一連接加熱段以及第二連接加熱段，第一連接加熱段靠近第一端部、并連接于第一加熱段和第二加熱段之間，第二連接加熱段靠近第二端部、且用于連接兩個(gè)相鄰的發(fā)熱單元，開口還開設(shè)于第一連接加熱段或第二連接加熱段。

自第二連接加熱段向第一連接加熱段方向，開口垂直加熱器主體的軸向方向截面積逐漸增大。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的直拉單晶用加熱器，在發(fā)熱單元的加熱段上具有開口結(jié)構(gòu)，可根據(jù)產(chǎn)品品質(zhì)需求進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，如，改變開口的位置、形狀及大小，利用該直拉單晶用加熱器的直拉單晶方法拉制單晶硅，能形成適應(yīng)高拉速、低雜質(zhì)含量、低缺陷等各種需求的、優(yōu)化的溫度梯度，從而最終獲得高品質(zhì)的單晶硅。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的直拉單晶用加熱器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的直拉單晶用加熱器的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，10.第一端部，20.第二端部，1.第一狹槽，2.第二狹槽，3.第一加熱段，4.第二加熱段，5.第一連接加熱段，6.第二連接加熱段，7.第一開口，8.第二開口。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的直拉單晶用加熱器包括加熱器主體，加熱器主體具有相對(duì)的第一端部10和第二端部20，加熱器主體具有多個(gè)自第一端部10向第二端部20延伸的第一狹槽1以及多個(gè)自第二端部20向第一端部10延伸的第二狹槽2，多個(gè)第一狹槽1與多個(gè)第二狹槽2交替設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一狹槽1之間形成一個(gè)發(fā)熱單元，每個(gè)發(fā)熱單元均包括多個(gè)相連接的加熱段，至少一個(gè)所述加熱段具有開口。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供的直拉單晶用加熱器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其加熱器主體具有相對(duì)的第一端部10及第二端部20，加熱器主體具有多個(gè)自第一端部10向第二端部20延伸的第一狹槽1以及多個(gè)自第二端部20向第一端部10延伸的第二狹槽2，多個(gè)第一狹槽1與多個(gè)第二狹槽2交替設(shè)置，相鄰的兩個(gè)第一狹槽1之間形成一個(gè)發(fā)熱單元。每個(gè)發(fā)熱單元均包括多個(gè)相連接的加熱段。本實(shí)施例中，發(fā)熱單元包括第一加熱段3、第二加熱段4、第一連接加熱段5以及第二連接加熱段6，加熱段包括第一加熱段3和第二加熱段4。第一加熱段3與第二加熱段4沿該加熱器主體的軸向設(shè)置。第一加熱段3與第二加熱段4分別形成于一個(gè)第一狹槽1與一個(gè)相鄰的第二狹槽2之間。第一連接加熱段5與第二連接加熱段6均垂直于該加熱器主體的軸向設(shè)置。第一連接 加熱段5靠近第一端部10，且連接于第一加熱段3與第二加熱段4的端部之間，第二連接加熱段6靠近第二端部20，且將該發(fā)熱單元連接于另一發(fā)熱單元。開口可同時(shí)開設(shè)于第一加熱段3和第二加熱段4，或者開設(shè)于上述兩個(gè)加熱段的任意一個(gè)。本實(shí)施例中，開口包括第一開口7和第二開口8，第一加熱段3與第二加熱段4在靠近第二端部20處具有第一開口7，第二連接加熱段6在靠近第二端部20處具有第二開口8。具體地，第一開口7與第二開口8均為矩形。當(dāng)然，也可以選擇性地在部分發(fā)熱單元的第一加熱段3與第二加熱段4上開口，或者選擇性地在第一連接加熱段5上開口，僅需發(fā)熱部分相對(duì)于該加熱器主體的軸線對(duì)稱即可。

當(dāng)然，本發(fā)明的直拉單晶用加熱器的第一開口7并不限于在第一加熱段3與第二加熱段4的靠近第二端部20處，也可以在第一加熱段3與第二加熱段4的靠近第一端部10處。第二開口8并不限于在第二連接加熱段6的靠近第二端部20處，也可以在第一連接加熱段5的靠近第一端部10處。以上開口也可以選擇性地部分設(shè)置而部分不設(shè)置，均能實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，其差異只在于調(diào)節(jié)加熱強(qiáng)度的不同。同樣，本發(fā)明的直拉單晶用加熱器的第一開口7和第二開口8的數(shù)量都并不限于一個(gè)，還可以為兩個(gè)或三個(gè)或者更多個(gè)，相應(yīng)的加熱器各實(shí)體之間的間隙也隨之調(diào)整。

本實(shí)施例的直拉單晶用加熱器的加熱段具有開口，可以改變加熱器電阻分布，從而改變加熱器各處的加熱功率，實(shí)現(xiàn)直拉單晶熱場的優(yōu)化，可獲得各種所需的溫度梯度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的直拉單晶加熱器與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別在于，本實(shí)施例的第一開口7和第二開口8的截面并非矩形。其中，第一開口7垂 直該加熱器軸向的截面積逐漸增大。具體地，第一開口7形狀為梯形或三角形，第二開口8的形狀為梯形、三角形或長圓形等。當(dāng)然，還可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)開口的形狀，或者將開口設(shè)計(jì)成不貫穿該加熱器內(nèi)外側(cè)的盲槽結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施例開口形狀的變化可以形成更有利于溫度梯度的精細(xì)化調(diào)節(jié)。

本發(fā)明還提供一種直拉單晶方法，該方法可用于制造各種尺寸的直拉單晶，本處以8吋為例，說明該直拉單晶方法。具體地，包括以下步驟：

第一步，裝料，按常規(guī)方法將單晶爐清爐處理，安裝熱場，確認(rèn)無故障后，開始加入多晶硅，投料量200kg，合爐后進(jìn)行抽真空、檢漏、壓力化；

第二步，利用前述的直拉單晶用加熱器化料以形成熔體，提升加熱器的功率至85kw左右，保持氬氣流量為50-90slpm，爐壓為10-20Torr，堝轉(zhuǎn)4-9轉(zhuǎn)/分鐘，多晶硅熔融后形成熔體；

第三步，使用常規(guī)工藝，依次進(jìn)行引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩與等徑生長，最后進(jìn)行收尾及冷卻。其中，引晶長度達(dá)到150mm后，進(jìn)行放肩與轉(zhuǎn)肩；等徑生長時(shí)，保持晶轉(zhuǎn)8-14rpm、堝轉(zhuǎn)4-10rpm，氬氣流量為50-90slpm，爐壓為10-20Torr，可實(shí)現(xiàn)晶體生長平均拉速為1.2mm/min；收尾后，冷卻完成即可拆爐。

本發(fā)明的直拉單晶方法，能借助該直拉單晶用加熱器形成適應(yīng)高拉速、低雜質(zhì)含量、低缺陷等各種需求的、優(yōu)化的溫度梯度，從而保證最終直拉得到的單晶硅的品質(zhì)。