專利名稱：一種連續(xù)加料硅單晶爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)加料娃單晶爐。
背景技術(shù)：
硅單晶被廣泛用于半導(dǎo)體和光伏行業(yè)。硅單晶棒的生產(chǎn)流程如下:將盛有硅原料的石英坩堝放置在硅單晶提拉生長爐中；生長爐抽真空，并加熱至硅原料融化；在合適的溫度下，將籽晶從上面慢慢靠近熔體液面，并與其接觸；籽晶按工藝要求逐漸上拉。通過控制籽晶拉速和溫度，晶棒從液面上逐漸拉出。在硅單晶生產(chǎn)過程中，一般會(huì)在硅原料中加入一定量的其它元素，稱為摻雜，這些元素可以是硼，磷或銻等。不同的摻雜元素有自己的特定分凝系數(shù)。所謂的分凝系數(shù)就是，摻雜元素可以在熔體中全部均勻溶解，形成一定的濃度。但是在晶體結(jié)晶過程中摻雜元素并不是按這個(gè)濃度進(jìn)入晶體，而是部分濃度進(jìn)入。摻雜元素在固體中的濃度P S與在熔體中的濃度P L比值既為分凝系數(shù)K:K= P S/ P L一般情況下，這個(gè)系數(shù)是恒定值。表明如果熔體中摻雜濃度高，晶體中的摻雜濃度按比例相對(duì)就高。反之，就低。如果某個(gè)元素的分凝系數(shù)很低，那么在晶體生長開始時(shí)，當(dāng)一部分體積的熔體凝固時(shí)，這部分體積中的摻雜元素只有很小部分(濃度很低)，而大部分留在剩余熔體中。隨著晶體不斷凝固，剩余熔體中的濃度將不斷提高。同時(shí)晶體中摻雜濃度也會(huì)相應(yīng)提高(分凝系數(shù)K起作用)。這樣后凝固的晶體比先前凝固的晶體中的摻雜濃度要高?！愎鑶尉О羰且粋€(gè)長棒型。這樣晶棒前部和尾部的濃度會(huì)有很大差別。對(duì)于分凝系數(shù)比較低的摻雜元素，如磷或銻，晶棒前后的濃度差將大大超過允許的濃度誤差，因此在實(shí)際生產(chǎn)中不得不將晶棒切成幾段，按不同濃度要求銷售。而單一的客戶往往只需要一種濃度的晶棒，這樣為了生產(chǎn)特定濃度的晶棒，還必須生產(chǎn)其它濃度的晶棒，導(dǎo)致生產(chǎn)成本大大很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種連續(xù)加料硅單晶爐，解決了硅單晶爐生長的晶棒整體濃度不一致的問題。為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種連續(xù)加料硅單晶爐，包括提拉裝置、加料裝置、石英坩堝、石墨坩堝、石墨加熱器，所述石英坩堝分為內(nèi)坩堝和外坩堝，內(nèi)、外坩堝底部相連并有一個(gè)相通的孔洞，所述內(nèi)、外樹禍之間留有加料空隙。優(yōu)選的，所述提拉裝置上設(shè)置有稱重傳感器和監(jiān)測(cè)晶棒生長的攝像頭。優(yōu)選的，所述加料裝置通過加料斗進(jìn)行加料，所述加料口置于內(nèi)、外坩堝之間。本實(shí)用新型通過將石英坩堝設(shè)置成內(nèi)外兩層，加料裝置在內(nèi)外坩堝之間進(jìn)行加料，能夠有效的防止原料加入時(shí)對(duì)晶棒生長的影響，同時(shí)內(nèi)外坩堝底部具有聯(lián)通的孔洞，新加入的原料在外坩堝內(nèi)融化均勻后慢慢流入內(nèi)坩堝，避免了對(duì)晶體生長的影響；在提拉裝置上設(shè)置有稱重傳感器，監(jiān)測(cè)晶棒生長重量，設(shè)置有攝像頭，監(jiān)測(cè)晶棒長度變化，獲得重量和長度變化參數(shù)后，計(jì)算出剩余熔體濃度增加值，實(shí)時(shí)計(jì)算出稀釋濃度所需添加的硅原料重量，然后通過連續(xù)加料的方式加入一定重量的純硅原料，來稀釋剩余熔體中的摻雜濃度，使剩余熔體中的濃度值始終不變，保證了生產(chǎn)晶體的整體濃度，降低了特定濃度晶棒的生產(chǎn)成本。

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、晶棒；2、內(nèi)i甘禍;3、外 甘禍；4、加料裝置；5、石墨 甘禍；6、石墨加熱器；7、保溫材料；8、加料斗；9、提拉裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1所示，是本實(shí)用新型具體實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖，圖中:晶棒I置于單晶爐內(nèi)，晶棒I上端連接有提拉裝置9，爐體內(nèi)設(shè)置有石英坩堝和石墨坩堝5，石英坩堝采用雙坩堝設(shè)置，包括內(nèi)坩堝2和其外部的外坩堝3，內(nèi)外坩堝之間留有加料空隙，內(nèi)外坩堝底部連接在一起，并在底部設(shè)置有聯(lián)通的孔洞，石墨坩堝5外部設(shè)置有石墨加熱器6，加熱器外部包裹有保溫材料7，單晶爐外設(shè)置有加料裝置4，加料裝置通過加料斗8進(jìn)行加料，加料斗8的加料口置于內(nèi)外坩堝之間。
所述提拉裝置9上設(shè)置有稱重傳感器和監(jiān)測(cè)晶棒生長的攝像頭。本實(shí)用新型通過將石英坩堝設(shè)置成內(nèi)外兩層，加料裝置在內(nèi)外坩堝之間進(jìn)行加料，能夠有效的防止原料加入時(shí)對(duì)晶棒生長的影響，同時(shí)內(nèi)外坩堝底部具有聯(lián)通的孔洞，新加入的原料在外坩堝內(nèi)融化均勻后慢慢流入內(nèi)坩堝，避免了對(duì)晶體生長的影響；在提拉裝置上設(shè)置有稱重傳感器，監(jiān)測(cè)晶棒生長重量，設(shè)置有攝像頭，監(jiān)測(cè)晶棒長度變化，獲得重量和長度變化參數(shù)后，計(jì)算出剩余熔體濃度增加值，實(shí)時(shí)計(jì)算出稀釋濃度所需添加的硅原料重量，然后通過連續(xù)加料的方式加入一定重量的純硅原料，來稀釋剩余熔體中的摻雜濃度，使剩余熔體中的濃度值始終不變，保證了生產(chǎn)晶體的整體濃度。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)加料硅單晶爐，包括提拉裝置、加料裝置、石英坩堝、石墨坩堝、石墨加熱器，其特征在于:所述石英坩堝分為內(nèi)坩堝和外坩堝，內(nèi)、外坩堝底部相連并有一個(gè)相通的孔洞，所述內(nèi)、外坩堝之間留有加料空隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)加料硅單晶爐，其特征在于:所述提拉裝置上設(shè)置有稱重傳感器和監(jiān)測(cè)晶棒生長的攝像頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)加料硅單晶爐，其特征在于:所述加料裝置通過加料斗進(jìn)行加料，所述加料口置于內(nèi)、外坩堝之間。
專利摘要一種連續(xù)加料硅單晶爐，包括提拉裝置、加料裝置、石英坩堝、石墨坩堝、石墨加熱器，所述石英坩堝分為內(nèi)坩堝和外坩堝，內(nèi)、外坩堝底部相連并有一個(gè)相通的孔洞，所述內(nèi)、外坩堝之間留有加料空隙；所述提拉裝置上設(shè)置有稱重傳感器和監(jiān)測(cè)晶棒生長的攝像頭；所述加料裝置通過加料斗進(jìn)行加料，所述加料口置于內(nèi)、外坩堝之間。本實(shí)用新型通過將石英坩堝設(shè)置成內(nèi)外兩層，加料裝置在內(nèi)外坩堝之間進(jìn)行加料，能夠有效的防止原料加入時(shí)對(duì)晶棒生長的影響，保證了生產(chǎn)晶體的整體濃度，降低了特定濃度晶棒的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C30B15/02GK202936509SQ201220637399
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
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