CN201224779Y - 一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托 - Google Patents

一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托 Download PDF

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CN201224779Y CNU2008201094561U CN200820109456U CN201224779Y CN 201224779 Y CN201224779 Y CN 201224779Y CN U2008201094561 U CNU2008201094561 U CN U2008201094561U CN 200820109456 U CN200820109456 U CN 200820109456U CN 201224779 Y CN201224779 Y CN 201224779Y
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周旗钢
吴志强
高宇
姜舰
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You Yan Semi Materials Co., Ltd.
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Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Grinm Semiconductor Materials Co Ltd
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Abstract

一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托，该底托为空心。它呈等边三角形形状时，其锥顶的夹角θ在10－170度之间。使用再加料的方法，使得一个石英埚产出更多的单晶硅。使用本实用型提供的锥型底托更加轻便、实用。

Description

一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托
技术领域
本实用新型涉及到一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托
背景技术
半导体硅单晶体大约85％用切克劳斯基(Czochralski)法制造。在这种方法中，多晶硅被装进石英埚内，加热熔化，然后，将熔硅略做降温，给予一定的过冷度，把一支特定晶向的硅单晶体(称做籽晶)与熔体硅接触，通过调整熔体的温度和籽晶向上提升速度，使籽晶体长大至近目标直径时，提高提升速度，使单晶体近恒直径生长。在生长过程的尾期，此时埚内的硅熔体尚未完全消失，通过增加晶体的提升速度和调整向埚的供热量将晶体直径渐渐减小而形成一个尾形锥体，当锥体的尖足够小时，晶体就会与熔体脱离，从而完成晶体的生长过程。
直拉硅单晶在制造时大致分为这么几个阶段：装多晶料、抽空、多晶硅熔化、颈及肩的生长、等直径生长、尾部晶体的生长、晶体冷却，其中大部分过程是吸热过程。一般一个埚只拉一支晶棒。如果第一支晶体拉完后，保持炉内的温度，将单晶棒上升并冷却后取出，再加入多晶硅，熔化这些硅后，再拉第二支单晶棒，同理，这个过程可以重复多次，这就是所谓的“用再加料“方法，一个埚可以拉几支晶棒。
在再加料装置中，已有的底托是用于支撑多晶硅的重量，同时起开关的作用。但是，原来的锥形底托较重，有必要对其改进。
发明目的
本实用新型的目的是提供一种再加料用的底托，它不仅支撑多晶硅的重量，并且控制多晶料下滑，改进后的底托更加轻便、实用。
为达到上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：这种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托，它为空心。
它呈等边三角形形状时，其锥顶的夹角θ在10-170度之间。
本实用新型的优点是：锥型底托更加轻便、实用。
附图说明
图1：是切克劳斯基(直拉)法制造硅单晶的装置剖面图。
图2：是已有的再加料机构的示意图。
图3a：是本实用新型一种锥形底托的结构示意图(等边三角形空心)。
图3b：是本实用新型另一种锥形底托的结构示意图(球型空心)。
具体实施方式
图1是切克劳斯基(直拉)法制造的硅单晶的装置剖面图。如图1所示，1为籽晶(一种特定晶向的硅单晶体)、硅熔体13、石英埚16、硅单晶棒3、晶体生长室5、保温材料8、发热体7、出气口9，加热体14。
操作的顺序是这样的：先将石英埚放入石墨埚支持器内，把多晶硅材料放入石英埚内，装上特定晶向的籽晶，合上炉室，并抽真空，然后加热使硅熔化，等硅完全熔化后，逐步降至熔硅的温度至硅的熔点附近。让石英埚和籽晶反向旋转，将硅籽晶慢慢下降，并与熔硅接触，然后以一定的速度向上提升籽晶，此过程的目的主要是消除籽晶中因热冲击形成的位错缺陷。待籽晶提升到一定长度时，将提升速度减慢，同时略降低熔体的温度，使籽晶直径加大，当籽晶直径增大到比目标直径约低10毫米左右时，增加提升速度，使晶体近乎等直径生长。在石英埚内存储硅料不多时，再提高提升速度，同时适当增加加热的功率，使晶体直径变化至一个倒锥形，当锥尖足够小时，它会脱离硅熔体，这时晶体的生长过程结束。等晶体冷却到近乎室温时，可将晶体取下。
图2是已有再加料机构的结构示意图。本装置包括支臂21、中杆23、外筒22，中杆位于外筒22的中部，锥形底托25接在中杆的下端，硅料24位于外筒22和中杆23之间的环形内，本装置中，环形的外筒的底边呈锥形，正好与锥形底托的角度相同，外筒正好能压在底托的面上。
图3a中，锥形底托使用空心的，呈等边三角形形状时，其锥顶的夹角θ在10-170度之间，以45度为最佳；呈三角型空心时，其余留的厚度T在1/5D-2/3D之间，其中D为锥底的直径，以1/2D为最佳；图3b中，它是球型空心时，其半径R在2—30毫米之间，以5毫米为最佳。
工作的原理是：硅料24装在由外筒22和锥形底托25组成的空腔内，并由与锥相联的中杆提供向上的力悬挂。支臂21位于炉上方支架上，支壁可以是一个圆形的法兰。本机构的其它部件开始时均处在最高位置，当中杆联同这些部件一起下降时，外筒22的外法兰边会碰到支臂21而使外筒22向下的运动停止，使外筒22的底面与锥形底托上面产生缝隙，当缝隙足够大时，硅料就从缝中间滑落下来，从而完成了加料的操作。
这里的硅料可以是任何形状的硅料，包括块、片、粒、粉等。
锥形底托的材质以不锈钢、石墨、碳纤维、三氧化二铝(刚玉)、碳钢、普通玻璃、石英玻璃、金属硅铝合金、硅铜合金、硅铁合金制造，以不锈钢做为材质为最佳。

Claims (7)

1、一种用于切克劳斯基法制造硅单晶再装料用的锥形底托，其特征在于：底托为空心。
2、根据权利要求1所述的锥形底托，其特征在于：它呈等边三角形形状，其锥顶的夹角θ在10-170度之间。
3、根据权利要求2所述的锥形底托，其特征在于：其锥顶的夹角θ为45度。
4、根据权利要求2或3所述的锥形底托，其特征在于：它是等边三角型空心时，其余留的厚度T1/5D-2/3D之间，其中D为锥底的直径。
5、根据权利要求4所述的锥形底托，其特征在于其余留的厚度为1/2D。
6、根据权利要求1所述的锥形底托，其特征在于：它是球型空心时，其半径R在2—30毫米之间。
7、根据权利要求6所述的锥形底托，其特征在于它是球型空心时，其半径R为5毫米。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103849927A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 有研半导体材料股份有限公司 一种直拉法生长低电阻率单晶硅用掺杂装置及掺杂方法

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