直拉单晶炉设备简介、结构.ppt

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直拉单晶硅工艺技术
主讲教师：裴迪
石油化工学院
202X
直拉单晶炉是用于直拉法单晶生长的设备。
炉子分两部分组成：机械部分和电控系统。
炉体为一带水套的不锈钢炉室，其内装有由石墨加热器和石墨保温套构成的热场。
籽晶轴和坩埚轴分别从炉室顶部和底部插入炉内，两轴具有转动和升降的机械传动系统。
下轴顶端装有石英坩埚，埚内可装入多晶硅料以供拉晶用
第二章 直拉单晶炉
为了提高生产效率，降低成本，也为了保证器件参数的一致性、可靠性，都希望直拉单晶大直径化，设备控制高度自动化。目前世界上已制造出了装料量达400kg以上，单晶直径达300mm以上，从抽空到拉晶结束全部自动化控制，且稳定性、可靠性极好的大型直拉单晶设备。为了提高单晶的内在质量或者某方面参数的特殊要求，也出现了磁场法直拉单晶炉和具有两个主炉室的连续加料直拉单晶炉等。
直拉单晶炉的需求
为了缩小设备高度、增加稳定性，目前普遍采用软轴代替原来的硬轴；
为了实现重复加料及重复拉晶，都采用一下一上两个炉室（主室和副室）；
直拉单晶炉的改良
为了加大了投料量，在电源、水冷及炉压监控上，采用了多种安全保障措施和安全装置，电气上做到了全程自动控制和数据交换，温度自控、等径自控和安全报警等。
02
为了确保真空度和转动的稳定性，大都在上、下轴的旋转部分安装磁流体密封。
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直拉单晶炉的改良
国内最早生产直拉单晶炉的专业厂家是西安理工大学工厂，该厂技术力量雄厚，机加工能力很强，从事直拉单晶炉主要有TDR-70、TDR-80、TDR-90、TDR-120等多种炉型。其中，TDR-120炉是2007年面世的，设计装料量120kg，实现了全过程自动控制，设计上有较大的改进。
1961年，在中国科学院半导体物理所林兰英院士的亲自指导下，北京机械学院工厂（西安理工大学工厂的前身）的技术人员与半导体物理所的技术人员共同研制出了我国第一台人工晶体生长设备，TDK-36型单晶炉，并且成功拉制出了我国第一根无位错的硅单晶，单晶质量接近当时的。
20世界80年代后期，我国半导体材料工业迅速发展，国内半导体材料制造厂家大量引进美国KAYEX CG3000型软轴提拉单晶炉。为满足我国半导体材料工业不断发展的需要，1988年西安理工大学工厂承担了国家七五科技攻关项目，研制成功了TDR－62系列软轴单晶炉
TDR－62系列软轴单晶炉,投料量增至30kg，拉制单晶直径125mm。该炉采用软轴提拉机构,大大降低了设备高度。等径控制采用IRCON光学高温计、计算机对直径信号进行控制。我国区熔硅单晶的发展也非常快,特别是75~100mm区熔硅单晶的需求量在不断上升，为此，1989年年我们研制成功TDL-FZ35型区熔炉。