CN214218910U - 一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体加工附属装置的技术领域，特别是涉及一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，可以在硅材料装填不够的情况对硅材料进行添加，从而节省热能损耗，降低单晶硅生产成本，包括炉体，炉体的内部设置有加热器、保温筒、电极和坩埚，加热器与电极电性连接；还包括储料箱、加料管和加料电机，炉体包括底部炉体、中部炉体和顶部炉盖，储料箱安装于顶部炉盖上，储料箱的底端连通设置有连通管，加料电机的底部输出端设置有加料轴，加料轴的底端穿过顶部炉盖伸入至加料管内，加料轴上设置有螺旋输送叶片，加料管的底端设置有加料嘴，加料嘴的底部输出端伸入至坩埚内，连通管的底端与加料管的外侧顶部连通，并在连通管上设置有开关阀。

Description

一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置

技术领域

本实用新型涉及半导体加工附属装置的技术领域，特别是涉及一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置。

背景技术

硅料定向凝固做成的产品。其化学成分为单晶硅。是由单晶硅组成的具有固定外形的工业产品，硅料定向凝固做成的产品。一般来说，硅料包括原生多晶硅料和单晶硅回用料，单晶炉是一种在惰性气体环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。单晶炉的生产工艺流程一般如下：先将一定量的多晶硅原料放入坩埚中，加热至熔化，在拉杆下端装夹籽晶，沉浸到熔化的晶体原料中，将拉杆缓缓向上提拉，同时缓慢旋转，最终生长出圆柱体形状的单晶硅棒，现有的单晶炉普遍采用一次投料的方式，在生产完一炉后，需要等单晶炉的温度冷却后，对炉体进行清洗维护，再进行装料工作，如果出现硅材料装填不够的情况也无法弥补，浪费时间，耗费热源，增加了单晶硅的生产成本。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种可以在硅材料装填不够的情况对硅材料进行添加，从而节省热能损耗，降低单晶硅生产成本的半导体加工用硅材料热熔成锭装置。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，包括炉体，炉体的内部设置有加热器、保温筒、电极和坩埚，加热器与电极电性连接；还包括储料箱、加料管和加料电机，所述炉体包括底部炉体、中部炉体和顶部炉盖，所述储料箱安装于顶部炉盖上，并在储料箱的底端连通设置有连通管，所述加料管的顶端与顶部炉盖的底端左侧固定连接，所述加料电机安装于顶部炉盖的顶端，并在加料电机的底部输出端设置有加料轴，所述加料轴的底端穿过顶部炉盖伸入至加料管内，并在加料轴上设置有螺旋输送叶片，加料管的底端设置有加料嘴，所述加料嘴的底部输出端伸入至坩埚内，所述连通管的底端与加料管的外侧顶部连通，并在连通管上设置有开关阀。

优选的，所述加料管的包括上部分的过渡段和下部分的加热段，所述加热段包括位于内层的钨合金层、位于外层的石墨保护层以及位于钨合金层和石墨保护层之间的加热腔，所述加热腔内安装有硅碳棒。

优选的，所述加料嘴采用石墨材质，并且加料嘴为上大下小的漏斗结构。

优选的，所述螺旋输送叶片采用耐热合金材质。

优选的，所述坩埚包括石墨坩埚以及位于石墨坩埚内侧的石英坩埚，所述石墨坩埚的内底壁上设置有若干定位槽，所述石英坩埚的底端设置有若干定位柱，所述若干定位柱分别插入至若干定位槽内。

优选的，所述坩埚的底端设置有坩埚托盘，所述坩埚托盘的底端设置有坩埚轴。

优选的，所述若干定位柱均为上大下小的圆台结构。

优选的，所述炉体的底部设置有炉底护盘，所述炉底护盘与底部炉体一体成型，所述中部炉体安装于底部炉体的顶端，所述顶部炉盖盖装于中部炉体顶端。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，具备以下有益效果：

1、该半导体加工用硅材料热熔成锭装置，可以在储料箱内预装硅材料，在出现硅材料装填不够的情况时，打开开关阀，硅材料通过连通管导入加料管内，通过加料电机带动加料轴以及螺旋输送叶片缓慢转动，通过螺旋输送叶片对加料管内的硅材料向下输送，通过加料嘴将硅材料缓慢加入坩埚内，可以对硅材料进行添加，从而节省热能损耗，降低单晶硅生产成本；

2、该半导体加工用硅材料热熔成锭装置，通过加料电机、储料箱和加料管均安装于顶部炉盖上，在打开炉盖时不会影响坩埚的拆卸维护。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型加料管截面的结构示意图；

图3是本实用新型石墨坩埚的立体结构示意图；

附图中标记：1、加热器；2、保温筒；3、电极；4、储料箱；5、加料管；6、加料电机；7、底部炉体；8、中部炉体；9、顶部炉盖；10、连通管；11、加料轴；12、螺旋输送叶片；13、加料嘴；14、开关阀；15、钨合金层；16、石墨保护层；17、硅碳棒；18、石墨坩埚；19、石英坩埚；20、定位槽；21、定位柱；22、坩埚托盘；23、坩埚轴；24、炉底护盘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，包括炉体，炉体的内部设置有加热器1、保温筒2、电极3和坩埚，加热器1与电极3电性连接；还包括储料箱4、加料管5和加料电机6，所述炉体包括底部炉体7、中部炉体8和顶部炉盖9，所述储料箱4安装于顶部炉盖9上，并在储料箱4的底端连通设置有连通管10，所述加料管5的顶端与顶部炉盖9的底端左侧固定连接，所述加料电机6安装于顶部炉盖9的顶端，并在加料电机6的底部输出端设置有加料轴11，所述加料轴11的底端穿过顶部炉盖9伸入至加料管5内，并在加料轴11上设置有螺旋输送叶片12，加料管5的底端设置有加料嘴13，所述加料嘴13的底部输出端伸入至坩埚内，所述连通管10的底端与加料管5的外侧顶部连通，并在连通管10上设置有开关阀14，可以在储料箱4内预装硅材料，在出现硅材料装填不够的情况时，打开开关阀14，硅材料通过连通管10导入加料管5内，通过加料电机6带动加料轴11以及螺旋输送叶片12缓慢转动，通过螺旋输送叶片12对加料管5内的硅材料向下输送，通过加料嘴13将硅材料缓慢加入坩埚内，可以对硅材料进行添加，从而节省热能损耗，降低单晶硅生产成本；通过加料电机6、储料箱4和加料管5均安装于顶部炉盖9上，在打开炉盖时不会影响坩埚的拆卸维护，可以对硅材料的添加量进行把控。

所述加料管5的包括上部分的过渡段和下部分的加热段，所述加热段包括位于内层的钨合金层15、位于外层的石墨保护层16以及位于钨合金层15和石墨保护层16之间的加热腔，所述加热腔内安装有硅碳棒17，硅材料在加热段内硅碳棒17加热成熔融状态，熔融状态的硅材料通过加料嘴13导入坩埚的硅液中，不会对硅液的温度造成过多影响，加料嘴13耐高温，所述加料嘴13采用石墨材质，并且加料嘴13为上大下小的漏斗结构，钨合金层15耐高温。

所述螺旋输送叶片12采用耐热合金材质，螺旋输送叶片12可以选用碳化钽铪合金，还可以选用一些耐高温，高强度的非金属材质，比如金刚石。

所述坩埚包括石墨坩埚18以及位于石墨坩埚18内侧的石英坩埚19，所述石墨坩埚18的内底壁上设置有若干定位槽20，所述石英坩埚19的底端设置有若干定位柱21，所述若干定位柱21分别插入至若干定位槽20内，所述若干定位柱21均为上大下小的圆台结构，保证石英坩埚19与石墨坩埚18装配时稳定性，防止出现石英坩埚19与石墨坩埚18装配不平稳的情况。

所述坩埚的底端设置有坩埚托盘22，所述坩埚托盘22的底端设置有坩埚轴23，所述炉体的底部设置有炉底护盘24，所述炉底护盘24与底部炉体7一体成型，所述中部炉体8安装于底部炉体7的顶端，所述顶部炉盖9盖装于中部炉体8顶端。

在使用时，将硅材料和添加剂加入坩埚中，盖上顶部炉盖9，通过加热器1进行加热，使得硅材料融化，将预先安装好的籽晶向下输送到结晶高度，一边进行旋转一边进行提升，同时坩埚轴23带动坩埚进行缓慢转动，进行结晶，可以在储料箱4内预装硅材料，在出现硅材料装填不够的情况时，打开开关阀14，硅材料通过连通管10导入加料管5内，通过加料电机6带动加料轴11以及螺旋输送叶片12缓慢转动，通过螺旋输送叶片12对加料管5内的硅材料向下输送，通过加料嘴13将硅材料缓慢加入坩埚内，可以对硅材料进行添加，从而节省热能损耗，降低单晶硅生产成本；通过加料电机6、储料箱4和加料管5均安装于顶部炉盖9上，在打开炉盖时不会影响坩埚的拆卸维护，可以对硅材料的添加量进行把控，通过定位柱21与定位槽20的配合保证石英坩埚19与石墨坩埚18装配时稳定性，防止出现石英坩埚19与石墨坩埚18装配不平稳的情况。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，包括炉体，炉体的内部设置有加热器(1)、保温筒(2)、电极(3)和坩埚，加热器(1)与电极(3)电性连接；其特征在于，还包括储料箱(4)、加料管(5)和加料电机(6)，所述炉体包括底部炉体(7)、中部炉体(8)和顶部炉盖(9)，所述储料箱(4)安装于顶部炉盖(9)上，并在储料箱(4)的底端连通设置有连通管(10)，所述加料管(5)的顶端与顶部炉盖(9)的底端左侧固定连接，所述加料电机(6)安装于顶部炉盖(9)的顶端，并在加料电机(6)的底部输出端设置有加料轴(11)，所述加料轴(11)的底端穿过顶部炉盖(9)伸入至加料管(5)内，并在加料轴(11)上设置有螺旋输送叶片(12)，加料管(5)的底端设置有加料嘴(13)，所述加料嘴(13)的底部输出端伸入至坩埚内，所述连通管(10)的底端与加料管(5)的外侧顶部连通，并在连通管(10)上设置有开关阀(14)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述加料管(5)的包括上部分的过渡段和下部分的加热段，所述加热段包括位于内层的钨合金层(15)、位于外层的石墨保护层(16)以及位于钨合金层(15)和石墨保护层(16)之间的加热腔，所述加热腔内安装有硅碳棒(17)。

3.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述加料嘴(13)采用石墨材质，并且加料嘴(13)为上大下小的漏斗结构。

4.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述螺旋输送叶片(12)采用耐热合金材质。

5.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述坩埚包括石墨坩埚(18)以及位于石墨坩埚(18)内侧的石英坩埚(19)，所述石墨坩埚(18)的内底壁上设置有若干定位槽(20)，所述石英坩埚(19)的底端设置有若干定位柱(21)，所述若干定位柱(21)分别插入至若干定位槽(20)内。

6.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述坩埚的底端设置有坩埚托盘(22)，所述坩埚托盘(22)的底端设置有坩埚轴(23)。

7.根据权利要求5所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述若干定位柱(21)均为上大下小的圆台结构。

8.根据权利要求1所述的一种半导体加工用硅材料热熔成锭装置，其特征在于，所述炉体的底部设置有炉底护盘(24)，所述炉底护盘(24)与底部炉体(7)一体成型，所述中部炉体(8)安装于底部炉体(7)的顶端，所述顶部炉盖(9)盖装于中部炉体(8)顶端。

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