本實用新型屬于區熔硅單晶技術領域，尤其是涉及一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構。

背景技術：

單晶硅生長主要有直拉法和區熔法。而區熔硅單晶生長過程中，因單晶及熔體不與輔料直接接觸，故幾乎不會引入其它雜質。同時，區熔法拉晶時，熔體內雜質通過熔體與爐內環境存在的濃度差而向外揮發，達到提純效果，因此，區熔硅單晶從品質上遠優于直拉硅單晶，也因此被應用于中高端電力電子器件；但是，隨著電力電子器件的發展及市場競爭越來越激烈。合理的控制單晶軸向電阻率均勻性，可提高單晶合格率，降低成本；而徑向電阻率均勻性，可提高單晶品質，提升產品競爭力。

常規區熔硅氣相摻雜，受單晶轉速、氣體對流及摻雜量波動的影響，導致單晶軸向和徑向電阻率均勻性波動較大，因此避免或減小單晶轉速、氣體對流及摻雜波動的影響，是改善區熔硅單晶軸向電阻率均勻性的關鍵。

美國專利US 7011704 B2公開的一種方法，其通過控制區熔硅單晶的轉速，調整正反轉比例，可有效改善單晶的圓滑度及徑向電阻率均勻性。而此專利只考慮晶轉對電阻率的影響，未考慮摻雜氣體溶入熔體的均勻性及熔體自然對流對電阻率的影響。

技術實現要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，以解決現有技術中區熔硅單晶徑向電阻率均勻性波動較大的問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，包括線圈主體、冷卻水管道、主縫、若干副縫和若干橫縫；

所述線圈主體為平板線圈，所述線圈主體的上表面向線圈內部凹陷成關于中心對稱的階梯結構；所述線圈主體幾何中心處設有線圈眼，所述線圈眼為通孔；

所述冷卻水管道位于所述線圈主體最外層臺階內部，且沿周向設置；所述冷卻水管道內表面為機械化學拋光面；

所述主縫沿徑向設置在所述線圈主體上并穿透線圈主體上表面和下表面；所述主縫一端與所述線圈眼連通，另一端延伸至所述線圈主體的外邊沿；

所述若干副縫設置在所述線圈主體的最內層臺階面上且貫穿該臺階面上表面和下表面；所述若干副縫沿逆時針方向分布，且相鄰兩個副縫之間的夾角和緊鄰所述主縫的副縫與主縫之間的夾角均相等；

部分或全部副縫上設有橫縫，且橫縫與各自所在的副縫垂直。

進一步的，所述線圈主體的上表面向線圈內部凹陷成包含最外層臺階面、中間層臺階面和最內層臺階面的3層階梯結構；所述最外層臺階面、中間層臺階面均與水平面平行；所述最內層臺階面為傾斜面，且與水平面呈第一傾斜角度。

進一步的，所述最內層臺階面邊沿止于所述線圈眼頂部外邊沿。

進一步的，所述線圈主體的下表面與所述線圈眼的底部外邊沿連接成的斜面與水平面呈第二傾斜角度。

進一步的，所述冷卻水管道的材質為銅或銀。

進一步的，所述冷卻水管道由沿周向設置于所述線圈主體最外層臺階內部的凹槽和密封焊接于其上的銅板組成。

進一步的，所述冷卻水管道為沿周向以焊接方式內嵌于所述線圈主體最外層臺階內部的獨立水管。

進一步的，所述副縫的數量為3個，包括從所述主縫所在位置開始依次沿逆時針設置的第一副縫、第二副縫和第三副縫；所述第一副縫、第二副縫和第三副縫相鄰兩者之間夾角為90°。

進一步的，所述橫縫位于所述副縫徑向長度的二分之一處，且位置偏差在±20mm內。

相對于現有技術，本實用新型所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構具有以下優勢：

(1)本實用新型所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，由于設置了橫縫：首先，可將摻雜劑氣體沿線圈眼的流量分流到橫縫上，使熔體表面上摻雜氣體濃度邊界層厚度更均勻，從而改善摻雜氣體溶入熔體的均勻性；其次，增加了熔體內部的溫度梯度，加強熔體自然對流，使熔體內雜質混合均勻，改善電阻率均勻性；最后，可以避免局部電磁場過密，改善單晶生長狀態。

(2)本實用新型所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，由于對冷卻水管道內部表面進行了機械化學拋光處理，可降低冷卻水管道內表面的粗糙度，進而一方面減弱管道內部離子吸附導致的線圈電磁效率及強度的微觀變化，減小對單晶正常生長的影響；另一方面，延長線圈使用壽命，降低拉晶成本。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例1所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構的俯視圖；

圖2為本實用新型實施例1所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構的俯視圖中沿第一副縫和第三副縫所在直線的剖面圖；

圖3為本實用新型實施例2所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構的俯視圖；

圖4為本實用新型實施例2所述的一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構的工作示意圖。

附圖標記說明：

1-線圈主體；2-冷卻水管道；3-主縫；4-副縫；5-橫縫；6-線圈眼；7-最外層臺階面；8-中間層臺階面；9-最內層臺階面；10-第一副縫；11-第二副縫；12-第三副縫；13-流線；14-對流；15-熔體。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。

實施例1

如圖1、圖2所示，一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，包括線圈主體1、冷卻水管道2、主縫3、若干副縫4和若干橫縫5；

所述線圈主體1為平板線圈，所述線圈主體1的上表面向線圈內部凹陷成關于中心對稱的階梯結構；所述線圈主體1幾何中心處設有線圈眼6，所述線圈眼6為通孔；

所述冷卻水管道2位于所述線圈主體1最外層臺階內部，且沿周向設置；所述冷卻水管道2內表面為機械化學拋光面；

所述主縫3沿徑向設置在所述線圈主體1上并穿透線圈主體1上表面和下表面；所述主縫3一端與所述線圈眼6連通，另一端延伸至所述線圈主體1的外邊沿；

所述若干副縫4設置在所述線圈主體1的最內層臺階面9上且貫穿該臺階面上表面和下表面；所述若干副縫4沿逆時針方向分布，且相鄰兩個副縫4之間的夾角和緊鄰所述主縫3的副縫4與主縫3之間的夾角均相等；

部分或全部副縫4上設有橫縫5，且橫縫5與各自所在的副縫4垂直。

所述線圈主體1的上表面向線圈內部凹陷成包含最外層臺階面7、中間層臺階面8和最內層臺階面9的3層階梯結構；所述最外層臺階面7、中間層臺階面8均與水平面平行；所述最內層臺階面9為傾斜面，且與水平面呈第一傾斜角度。

所述最內層臺階面9邊沿止于所述線圈眼6頂部外邊沿。

所述線圈主體1的下表面與所述線圈眼6的底部外邊沿連接成的斜面與水平面呈第二傾斜角度。

所述冷卻水管道2的材質為銅或銀。

所述冷卻水管道2為沿周向以焊接方式內嵌于所述線圈主體1最外層臺階內部的獨立水管。

所述副縫4的數量為3個，包括從所述主縫3所在位置開始依次沿逆時針設置的第一副縫10、第二副縫11和第三副縫12；所述第一副縫10、第二副縫11和第三副縫12相鄰兩者之間夾角為90°。

所述橫縫5位于所述副縫4徑向長度的二分之一處，且位置偏差在±20mm內。

所述橫縫5的數量為3個，分別設在所述第一副縫10、第二副縫11和第三副縫12上。

實施例2

如圖3所示，一種改善區熔徑向電阻率均勻性的線圈結構，包括線圈主體1、冷卻水管道2、主縫3、若干副縫4和若干橫縫5；

所述線圈主體1為平板線圈，所述線圈主體1的上表面向線圈內部凹陷成關于中心對稱的階梯結構；所述線圈主體1幾何中心處設有線圈眼6，所述線圈眼6為通孔；

所述冷卻水管道2位于所述線圈主體1最外層臺階內部，且沿周向設置；所述冷卻水管道2內表面為機械化學拋光面；

所述主縫3沿徑向設置在所述線圈主體1上并穿透線圈主體1上表面和下表面；所述主縫3一端與所述線圈眼6連通，另一端延伸至所述線圈主體1的外邊沿；

所述若干副縫4設置在所述線圈主體1的最內層臺階面9上且貫穿該臺階面上表面和下表面；所述若干副縫4沿逆時針方向分布，且相鄰兩個副縫4之間的夾角和緊鄰所述主縫3的副縫4與主縫3之間的夾角均相等；

部分或全部副縫4上設有橫縫5，且橫縫5與各自所在的副縫4垂直。所述線圈主體1的上表面向線圈內部凹陷成包含最外層臺階面7、中間層臺階面8和最內層臺階面9的3層階梯結構；所述最外層臺階面7、中間層臺階面8均與水平面平行；所述最內層臺階面9為傾斜面，且與水平面呈第一傾斜角度。

所述最內層臺階面9邊沿止于所述線圈眼6頂部外邊沿。

所述線圈主體1的下表面與所述線圈眼6的底部外邊沿連接成的斜面與水平面呈第二傾斜角度。

所述冷卻水管道2的材質為銅或銀。

所述冷卻水管道2由沿周向設置于所述線圈主體1最外層臺階內部的凹槽和密封焊接于其上的銅板組成。

所述副縫4的數量為3個，包括從所述主縫3所在位置開始依次沿逆時針設置的第一副縫10、第二副縫11和第三副縫12；所述第一副縫10、第二副縫11和第三副縫12相鄰兩者之間夾角為90°。

所述橫縫5位于所述副縫4徑向長度的二分之一處，且位置偏差在±20mm內。

所述橫縫5的數量為1個，且該橫縫5設在與所述主縫3相對的第二副縫11上。

采用本實施例的有益效果為：

如圖4所示，采用本實施例所述線圈結構拉制電阻率20－30Ωcm的6寸區熔硅單晶，其摻雜氣體對流增加了流線13和對流14，同時熔體15內部的熔體流速增加；單晶徑向電阻率均勻性可以得到改善，橫截面電阻率波動可以控制在±2Ωcm以內；由于對冷水管道內表面進行了機械化學拋光處理，可改善表面粗糙度，降低表面對雜質的吸附率，線圈壽命可提升50－100小時。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。