CN105887184A - 半导体晶棒熔炼拉晶装置和熔炼拉晶的方法 - Google Patents

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陈磊
陈建民
赵丽萍
钱俊有
张文涛
蔡水占
张会超
王东胜
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Abstract

本发明涉及半导体致冷件的原材料—晶棒的生产技术领域，名称是半导体晶棒熔炼拉晶装置和熔炼拉晶的方法，半导体晶棒熔炼拉晶装置，包括机座，在机座上具有可以升降的主立杆，主立杆和机座上有拉晶管的固定夹具，在机座上还有副立杆，副立杆上有升降动力装置，升降动力装置连接电磁加热线圈，电磁加热线圈内部具有套接在拉晶管外面的结构，在所述的电磁加热线圈内部和盛装拉晶管外面还安装有不锈钢套管；半导体晶棒熔炼拉晶的方法，它包括以下步骤：a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤1中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是680‑720℃，时间是180‑200S，可以得到拉晶的产品。可以得到受热更均匀、品质更好的晶棒。

Description

半导体晶棒熔炼拉晶装置和熔炼拉晶的方法
技术领域
本发明涉及半导体致冷件的原材料—晶棒的生产技术领域，具体地说是涉及半导体晶棒熔炼拉晶装置和熔炼拉晶的方法。
背景技术
半导体致冷件的原材料—晶棒的主要原料是三碲化二铋，这些原料在拉晶管中经过高温形成分子排列整齐的晶棒，在高温下原料的分子重新排列的过程就是拉晶，拉晶后的晶棒进行线切割生成半导体晶粒，然后将晶粒焊接在瓷板上就制造成半导体致冷件。
晶粒排列的整齐程度决定了半导体致冷件的效率，原料分子排列越整齐，半导体致冷件的致冷效率越高，反之，原料分子排列越杂乱，半导体致冷件的致冷效率越低，所以拉晶的效果决定了半导体致冷件的品质。
晶棒是在拉晶装置上进行的，拉晶装置具有加热环，现有技术中，拉晶炉的加热环是电加热的,这样的拉晶炉具有晶板温度升高不均匀的缺点,影响了拉晶的质量。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺点，提供一种晶棒受热更均匀、品质更好半导体晶棒熔炼拉晶装置和熔炼拉晶的方法。
本发明半导体晶棒的拉晶装置是这样实现的: 半导体晶棒熔炼拉晶装置，包括机座，在机座上具有可以升降的主立杆，主立杆和机座上有拉晶管的固定夹具，其特征是：在机座上还有副立杆，副立杆上有升降动力装置，升降动力装置连接电磁加热线圈，电磁加热线圈内部具有套接在拉晶管外面的结构，在所述的电磁加热线圈内部和盛装拉晶管外面还安装有不锈钢套管。
本发明半导体晶棒的拉晶方法是这样实现的: 半导体晶棒熔炼拉晶的方法，它包括以下步骤：a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤1中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是680-720℃，时间是180-200S，可以得到拉晶的产品。
最好的是:步骤c中、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是700℃，时间是190S，可以得到拉晶的产品。
本发明的有益效果是：这样的半导体晶棒的装置和拉晶方法，可以得到受热更均匀、品质更好的晶棒；在所述的加热部件内部还安装有盛装拉晶管的不锈钢管，还具有保护拉晶管的效果。
附图说明
图1是本发明半导体晶棒的拉晶装置的结构示意图。
其中：1、机座 2、主立杆 3、固定夹具 4、副立杆 5、升降动力装置 6、电磁加热线圈 7、拉晶管 8、不锈钢套管 。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的的说明。
如图1所示，半导体晶棒熔炼拉晶装置，包括机座1，在机座上具有可以升降的主立杆2，主立杆和机座上有拉晶管的固定夹具3，其特征是：在机座上还有副立杆4，副立杆上有升降动力装置5，升降动力装置连接电磁加热线圈6，电磁加热线圈内部具有套接在拉晶管7外面的结构，在所述的电磁加热线圈内部和盛装拉晶管外面还安装有不锈钢套管8。这样不锈钢管耐温1200℃，可以起到切割磁力线的作用，产生热量，还具有防止拉晶管破裂，另外其还具有均温的作用，拉晶的效果也更好。
本发明拉晶时，将原料放置在高硼硅玻璃管中，高硼硅玻璃管耐高温950℃，可以作为保护层，本发明是用电磁加热线圈进行拉晶，它具有升温快、温度均匀，温度控制容易和精确，所需时间短，保证可以生产出更好的产品，经过试验，同样的条件下，致冷件的制冷效率提高4—6%。
进一步地讲，
实施例1
a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中,用电热丝进行加热,温度达到700℃，时间是190S；得到第一拉晶的产品,用此制成半导体致冷件,测试,此半导体致冷件的制冷效率为67%。
实施例2
a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤a中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是680℃，时间是180S，可以得到第二拉晶的产品,用此制成半导体致冷件,测试,此半导体致冷件的制冷效率为71%。
实施例3
a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤a中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是720℃，时间是200S，可以得到第三拉晶的产品,用此制成半导体致冷件,测试,此半导体致冷件的制冷效率为72%。
实施例4
a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤a中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是700℃，时间是190S，可以得到得到第三拉晶的产品,用此制成半导体致冷件,测试,此半导体致冷件的制冷效率为73%。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.半导体晶棒熔炼拉晶装置，包括机座，在机座上具有可以升降的主立杆，主立杆和机座上有拉晶管的固定夹具，其特征是：在机座上还有副立杆，副立杆上有升降动力装置，升降动力装置连接电磁加热线圈，电磁加热线圈内部具有套接在拉晶管外面的结构，在所述的电磁加热线圈内部和盛装拉晶管外面还安装有不锈钢套管。
2.半导体晶棒熔炼拉晶的方法，它包括以下步骤：a、将三碲化二铋原材料放置在拉晶管中；b、将步骤1中的产品放置在不锈钢管中；c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是680-720℃，时间是180-200S，可以得到拉晶的产品。
3.根据权利要求2所述的半导体晶棒熔炼拉晶的方法，其特征是：c、将步骤b中的产品放置在电磁圈的环境中加热拉晶，温度是700℃，时间是190S，可以得到拉晶的产品。
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