CN201400727Y - 一种硅单晶生长用勾形电磁场装置 - Google Patents

一种硅单晶生长用勾形电磁场装置 Download PDF

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张鸣剑
李润源
付宗义
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Abstract

一种硅单晶生长用勾形电磁场装置，在单晶炉的外围设有上下分离的两组导电线圈，所述两组导电线圈结构相同，分别接通大小相等，方向相反的电流。两组导电线圈通电后可以产生两组磁场，单晶炉处于两组磁场之中，两组磁场可以有效地抑制单晶炉中单晶硅生长时的热对流作用，使单晶硅杂质含量均匀分布，显著改善晶体质量，实现单晶硅的等效微重力生长。

Description

一种硅单晶生长用勾形电磁场装置
技术领域
本实用新型属于一种硅单晶生长装置，尤其指一种硅单晶生长用勾形电磁场装置。
背景技术
近年来，集成电路的设计线宽正在向纳米尺度发展，在降低功耗和器件单位成本、提高速度和频率、减少其它物理效应的负面影响方面均对半导体材料提出了新的要求。大直径、高质量硅单晶的生长技术成为当前半导体材料领域的研发热点。如果硅单晶直径增大，那么用料量必将加大，坩埚直径和热场尺寸也相应增大，必将导致熔体中热对流加剧。当采用传统的直拉法生长晶体时，熔体易出现涡流，固液界面形状、温度梯度以及氧浓度分布的均匀性难于控制，不易达到点缺陷的平衡。将磁场应用到直拉法生长单晶中可起到有效抑制热对流的作用，可使杂质含量均匀分布，显著改善晶体质量。
现有技术中在单晶炉的外围设有永久性磁铁，利用永久性磁铁产生的磁场抑制热对流。然而，这种永久性磁铁产生的磁场不易达到符合要求的强度，抑制热对流的效果不好，并且产生的磁场强度不能调节。
实用新型内容
鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种硅单晶生长用勾形电磁场装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种硅单晶生长用勾形电磁场装置，在单晶炉的外围设有上下分离的两组导电线圈，所述两组导电线圈结构相同，分别接通大小相等，方向相反的电流；
所述每组导电线圈环绕成多匝，横向匝数为5-9匝，纵向匝数为10-19匝；
所述导电线圈为金属管绕制而成；
所述金属管横截面为方形；
所述金属管中通冷却液；
所述冷却液为水；
所述两组导电线圈之间的距离可以调节；
所述两组导电线圈包括多个导电线圈；
在所述两组导电线圈的外围设有磁屏蔽装置。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的硅单晶生长用勾形电磁场装置通电后可以产生两组磁场，单晶炉处于两组磁场之中，两组磁场可以有效地抑制单晶炉中单晶硅生长时的热对流作用，使单晶硅杂质含量均匀分布，显著改善晶体质量，实现单晶硅的等效微重力生长。
附图说明
图1为本实用新型硅单晶生长用勾形电磁场装置的示意图。
具体实施方式
本实用新型较佳的具体实施方式如图1所示，在单晶炉1的外围设有上下分离的两组导电线圈2和3，导电线圈由金属管绕制而成，金属管采用截面为正方形的中空低电阻材料(铜、铝等金属)，绕制匝数根据需要的磁场强度和提供的电流而定。两组导电线圈结构相同，分别接通大小相等，方向相反的直流电流。在图1中的单晶炉1内的带有箭头的虚线曲线表示由两组导电线圈产生的磁场。
本实用新型实施例所用电流为50-350A，磁场强度为80-650高斯。每组导电线圈的匝数可以为横向：5-9匝，纵向：10-19匝，优选的匝数为横向9匝、纵向14匝。所用金属管截面边长为11-13mm，厚度为7-8mm的正方形管。
两组导电线圈2和3之间由支撑体4连接且分离一定距离。支撑体4由高磁阻材料制成，并且通过外接电机调节升降，从而改变两组线圈之间的距离。调节范围为1-300mm。
每组导电线圈可以由多个导电线圈叠加而成，可以将一组导电线圈中的多个导电线圈的电流输入端和输出端分别用金属连接件6连接起来，接通电源后能够对每个线圈同时提供相同大小的电流。
由于导电线圈通电工作时产生很大热量，在每个金属管中间通水流，水从金属管一端流入，从另一端流出，对导电线圈进行冷却。水流量可以为1-2立方米/小时。
可以在两组导电线圈的外围设置磁屏蔽装置5，磁屏蔽装置5可以防止电磁场装置产生的磁场对外界的辐射，还可以使产生的磁场形成磁回路，增强磁场强度，节约能源。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1、一种硅单晶生长用勾形电磁场装置，其特征在于，在单晶炉的外围设有上下分离的两组导电线圈，所述两组导电线圈结构相同，分别接通大小相等，方向相反的电流。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述每组导电线圈环绕成多匝，横向匝数为5-9匝，纵向匝数为10-19匝。
3、根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述导电线圈为金属管绕制而成。
4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述金属管横截面为方形。
5、根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述金属管中通冷却液。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述冷却液为水。
7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两组导电线圈之间的距离可以调节。
8、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述两组导电线圈包括多个导电线圈。
9、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述两组导电线圈的外围设有磁屏蔽装置。
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