[實用新型]一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托

有效

• 申請號: 200820109456.1
• 申請日: 2008-07-25
• 公開（公告）號: CN201224779Y
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發明（設計）人: 周旗鋼;吳志強;高宇;姜艦
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院;有研半導體材料股份有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本實用新型涉及到一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐 形底托

背景技術

半導體硅單晶體大約85％用切克勞斯基(Czochralski)法制造。在這 種方法中，多晶硅被裝進石英堝內，加熱熔化，然后，將熔硅略做降溫， 給予一定的過冷度，把一支特定晶向的硅單晶體(稱做籽晶)與熔體硅接 觸，通過調整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長大至近目標直 徑時，提高提升速度，使單晶體近恒直徑生長。在生長過程的尾期，此時 堝內的硅熔體尚未完全消失，通過增加晶體的提升速度和調整向堝的供熱 量將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當錐體的尖足夠小時，晶體 就會與熔體脫離，從而完成晶體的生長過程。

直拉硅單晶在制造時大致分為這么幾個階段：裝多晶料、抽空、多晶 硅熔化、頸及肩的生長、等直徑生長、尾部晶體的生長、晶體冷卻，其中 大部分過程是吸熱過程。一般一個堝只拉一支晶棒。如果第一支晶體拉完 后，保持爐內的溫度，將單晶棒上升并冷卻后取出，再加入多晶硅，熔化 這些硅后，再拉第二支單晶棒，同理，這個過程可以重復多次，這就是所 謂的“用再加料“方法，一個堝可以拉幾支晶棒。

在再加料裝置中，已有的底托是用于支撐多晶硅的重量，同時起開關 的作用。但是，原來的錐形底托較重，有必要對其改進。

發明目的

本實用新型的目的是提供一種再加料用的底托，它不僅支撐多晶硅的 重量，并且控制多晶料下滑，改進后的底托更加輕便、實用。

為達到上述發明目的，本實用新型采用以下技術方案：這種用于切克 勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托，它為空心。

它呈等邊三角形形狀時，其錐頂的夾角θ在10-170度之間。

本實用新型的優點是：錐型底托更加輕便、實用。

附圖說明

圖1：是切克勞斯基(直拉)法制造硅單晶的裝置剖面圖。

圖2：是已有的再加料機構的示意圖。

圖3a：是本實用新型一種錐形底托的結構示意圖(等邊三角形空心)。

圖3b：是本實用新型另一種錐形底托的結構示意圖(球型空心)。

具體實施方式

圖1是切克勞斯基(直拉)法制造的硅單晶的裝置剖面圖。如圖1所 示，1為籽晶(一種特定晶向的硅單晶體)、硅熔體13、石英堝16、硅單 晶棒3、晶體生長室5、保溫材料8、發熱體7、出氣口9，加熱體14。

操作的順序是這樣的：先將石英堝放入石墨堝支持器內，把多晶硅材 料放入石英堝內，裝上特定晶向的籽晶，合上爐室，并抽真空，然后加熱 使硅熔化，等硅完全熔化后，逐步降至熔硅的溫度至硅的熔點附近。讓石 英堝和籽晶反向旋轉，將硅籽晶慢慢下降，并與熔硅接觸，然后以一定的 速度向上提升籽晶，此過程的目的主要是消除籽晶中因熱沖擊形成的位錯 缺陷。待籽晶提升到一定長度時，將提升速度減慢，同時略降低熔體的溫 度，使籽晶直徑加大，當籽晶直徑增大到比目標直徑約低10毫米左右時， 增加提升速度，使晶體近乎等直徑生長。在石英堝內存儲硅料不多時，再 提高提升速度，同時適當增加加熱的功率，使晶體直徑變化至一個倒錐形， 當錐尖足夠小時，它會脫離硅熔體，這時晶體的生長過程結束。等晶體冷 卻到近乎室溫時，可將晶體取下。

圖2是已有再加料機構的結構示意圖。本裝置包括支臂21、中桿23 、外筒22，中桿位于外筒22的中部，錐形底托25接在中桿的下端，硅料 24位于外筒22和中桿23之間的環形內，本裝置中，環形的外筒的底邊呈 錐形，正好與錐形底托的角度相同，外筒正好能壓在底托的面上。

圖3a中，錐形底托使用空心的，呈等邊三角形形狀時，其錐頂的夾 角θ在10-170度之間，以45度為最佳；呈三角型空心時，其余留的厚度 T在1/5D-2/3D之間，其中D為錐底的直徑，以1/2D為最佳；圖3b中， 它是球型空心時，其半徑R在2—30毫米之間，以5毫米為最佳。

工作的原理是：硅料24裝在由外筒22和錐形底托25組成的空腔內， 并由與錐相聯的中桿提供向上的力懸掛。支臂21位于爐上方支架上，支 壁可以是一個圓形的法蘭。本機構的其它部件開始時均處在最高位置，當 中桿聯同這些部件一起下降時，外筒22的外法蘭邊會碰到支臂21而使外 筒22向下的運動停止，使外筒22的底面與錐形底托上面產生縫隙，當縫 隙足夠大時，硅料就從縫中間滑落下來，從而完成了加料的操作。