转 单晶炉热场发展状况

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1、转单晶炉热场发展状况石墨热场部件传统的直拉单进炉用以生产硅半导体器件所需的硅单晶材料，随着全球能源供应的紧张，以及人类对清洁和可持续能源的需求，有效地利用太阳能已成为当今能源领域的主题，近年来，我国以生产太阳能电池用硅单晶产业也有很大的发展。目前在硅材料的生产制造过程中大量使用石墨制品，其中，石墨制品在直拉单晶硅工艺中应用尤为典型，据不完全统计，我国现有工作状态的单晶炉超过2000台左右，其中直拉单晶炉用以生产硅半导体器件所需的硅单晶材料以16寸热场为主，直拉单晶炉用以生产太阳能电池用的硅单晶材料以18为主，热场零部件除保温毡以外，主要由高纯度等

2、静压石墨构成，有20多个部件，随着单晶尺寸的增大，对石墨的规格及特性的要求也越来越高，随着半导体技术的进步，硅片的直径也经历了从70年代的2寸到本世纪的12寸，甚至16寸的发展过程，相对于硅棒(片)的尺寸，工艺上要求热场尺寸是其3倍，即生产12寸的硅单晶，就需要36寸(900MM)直径的热场部件，如上所述，现代工业对单晶炉热场材料规格的要求有朝大尺寸发展的趋势，目前国内石墨厂家所拥有的等静压石墨生产设备尚不能满足市场的这一需求，大规格石墨基本上依耐于进口，年进口大规格等静压石墨总量应该在1000吨以上，进口石墨价格昂贵，供货不及时，这将影响我国微

3、电子工业的发展。石墨件在单晶炉热场材料防买内有较广泛的应用，但也存在一些以下不足，1)石墨件强度低，脆性大，易损坏，CZ法将多晶硅块料和添加元素(掺杂)装入石英坩埚，用石墨制的加热器加热至1500-1600度，使多晶硅块料融化，这是石英坩埚受热部分液化膨胀，在冷却时石英坩埚液化部分直接凝固不收缩，对石墨坩埚产生较大的膨胀应力，在多次开炉，停炉加热器冷却过程中，石墨坩埚将很快产生裂纹并破坏。2)石墨件强度低，脆性大必须做的较厚，才能保证强度，这样设备的工作容积受到了限制，不能生产尺寸更长，更大直径的产品，浪费大量设备投资费用，3)在拉制大直径的产品

4、时，石墨热场产品成型困难，如果要制造超大直径的石墨热场零部件其制造成本加工成本都很高4)石墨热场产品在反复高温热振条件下产生裂纹，微裂纹的存在改变了其热传导性能，石墨加热器的功率与硅溶体的温度场发生变化，将影响拉单晶的效率和拉出的晶体的质量和品质，碳碳复合材料热场部件碳碳复合材料具有质量轻，耐烧蚀性好，抗热冲击好，损伤容限高，高温强度等突出特点，世界先进国家竟相开发，用作单晶硅炉用热场材料，目前，国外碳碳复合材料，热场产品已得到实际应用并实现商品化，国内也有多家单位开展了这方面的研究，目前，国外碳碳复合材料，热场产品已得到实际应用并实现商品化，其

5、技术发展趋势为研制大直径，高强度，使用寿命长的碳碳复合材料热场产品，以适应单晶硅逐渐向大型方向发展的需要，碳碳复合材料，作为热场材料用语单晶硅炉中，在国外已经开始研究和应用，但是，由于其造价较高，在国内，碳碳复合材料作为热场材料发展缓慢从表中可以看出，碳碳复合材料具有质量轻，损伤容限高，强度高等突出优点，用作热场产品，与石墨产品比较，具有以下突出优点1)碳碳复合材料用作单晶炉热场产品，大幅度延长产品的使用寿命减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减少维修成本2)用做拉单晶硅的坩埚时，由于石英坩埚对石墨坩埚产生较大的膨胀应力作用，石墨坩埚只好做

6、成三瓣，或在坩埚上开热膨胀槽，而使用碳碳复合才来哦热插关内产品由于不用开热膨胀槽，可以做成一个整体，可以在石英坩埚内获得更均匀的热场，可以提高成品率，而且可以避免漏硅事故造成的损失，据统计一次漏硅事故造成的设备材料方面的损失超过10万3)碳碳复合材料用作单晶硅炉热场产品时，现有设备具有固定的工作容积，而由于碳碳复合材料具有优异的性能，与石墨产品相比，可以做的更薄，从而可以利用现有设备生产尺寸更长，更大直径的产品，可节约大量新设备投资费用4)在拉制大直径的产品时，石墨热场产品成型困难，如果要制造超大大直径的石墨热场零件其制造成本加工成本都很高，而由

7、于碳碳复合材料具有优异的性能，目前国外拉制大直径的产品时，较多地采用了碳碳复合材料热场产品。5)石墨热场产品在反复高温条件下易产生裂纹，微裂纹的存在改变了其热传导性能，使加热时，石墨加热器的功率与硅溶体的温度场发生变化，将影响拉晶的效率和拉出的品质，而使用碳碳复合材料热场产品可以克服这个缺点6)碳碳复合材料用作单晶炉热场产品时，导热系数比石墨热场产品低很多用做隔热保温材料隔热保温效果好，可以节约大量的电能，节省大量的电费开支可有效的降低单晶硅生产成本，随着全球能源供应的紧张，单晶硅生产作为高耗能行业，能源消耗的降低具有较大的经济和社会意义。总的看

8、来，单晶硅拉制炉用热场材料的研究和应用经历了石墨材料和碳碳复合材料的发展历程，以减少部件的更换率和提高设备生产能力和稳定性，提高生产的单