[發(fā)明專利]石墨預(yù)熱片、半導(dǎo)體預(yù)熱裝置、硅芯爐及磷檢爐

有效

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• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102505145A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹澤俊;劉華
• 申請（專利權(quán)）人: 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B15/14;C30B13/18;C30B13/28;C30B15/20;H01L21/67
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備半導(dǎo)體的設(shè)備及其配件，尤其涉及一種石墨預(yù)熱片、半導(dǎo)體預(yù)熱裝置、硅芯爐及磷檢爐。

背景技術(shù)

在直拉法或區(qū)熔法制備硅芯等半導(dǎo)體材料時，通常需要先將原生多晶硅棒或直拉多晶硅棒等母料進行熔化。目前常用的熔化加熱方法是電感應(yīng)加熱，即，用高頻線圈進行加熱使其熔化。但由于硅為半導(dǎo)體，在常溫下不導(dǎo)電，在高頻磁場中不會產(chǎn)生渦流，只有將其加熱至溫度升高到一定值，使硅成為導(dǎo)磁體時，方可產(chǎn)生渦流效應(yīng)而發(fā)熱熔化。這種在對母料進行加熱升溫的過程稱為預(yù)熱。

傳統(tǒng)技術(shù)中，預(yù)熱的方法主要有兩種，圖1和圖2所示分別為這兩個方法所采用的裝置示意圖。

第一種為滴熔法，此法主要用于一次拉制單根硅芯的情形。參見圖1，包括籽晶固定裝置，其中，籽晶1’就是在直拉法或區(qū)熔法中，用來使已熔化的母料2’沿預(yù)定晶體結(jié)構(gòu)生長的細小硅棒。籽晶固定裝置包括石墨套3’，石墨為導(dǎo)體，在靠近高頻線圈4’時會產(chǎn)生渦流效應(yīng)發(fā)熱，當(dāng)熱量達到一定程度，可以將籽晶1’加熱變紅，籽晶1’加熱變紅后熔化，熔液滴在母料2’上，通過熔液的熱傳遞對母料2’進行預(yù)熱。

第二種為石墨圓片預(yù)熱法，此法主要用于一次拉制多根硅芯的情形。參見圖2，石墨套3’’中固定有多個籽晶1’’，在高頻線圈4’’和母料2’’之間放置一石墨圓片5’’，用鉬絲將石墨圓片3’’與爐膛操作桿（未圖示）連接起來。由于石墨圓片5’’的導(dǎo)磁性，在高頻線圈4’’下能很快發(fā)熱，通過向母料2’’輻射或傳遞熱量從而將母料2’’加熱，使之成為導(dǎo)磁體。之后用爐膛操作桿拉走石墨圓片5’’，再用高頻磁場將母料2’’繼續(xù)加熱直至熔化。

以上現(xiàn)有的預(yù)熱方法均存在較大的缺陷：

一、????上述兩種方法采用的是熱傳遞或熱輻射的方式，不僅加熱速度慢，而且能量利用率低。

二、????方法二的預(yù)熱效果難以及時確認(rèn)，即難以實時發(fā)現(xiàn)是否達到預(yù)定狀態(tài)。

三、????方法一只適用于一次拉制單根硅芯時的預(yù)熱，而方法二雖然可以用于一次拉制多根硅芯的硅芯爐中母料的預(yù)熱，但鉬絲易于熔斷，造成可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種石墨預(yù)熱片、半導(dǎo)體預(yù)熱裝置和使用該裝置的硅芯爐、磷檢爐，可有效克服上述缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例首先提供一種石墨預(yù)熱片，所述石墨預(yù)熱片包括本體，所述本體上設(shè)置有多個通孔。

其中，所述本體為圓片狀結(jié)構(gòu)，所述多個通孔在靠近所述本體的邊緣處密集，在靠近所述本體的圓心處稀疏。

其中，所述石墨預(yù)熱片還包括操縱柄，所述操縱柄與所述本體連接且該二者處于同一平面內(nèi)。

相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供一種半導(dǎo)體預(yù)熱裝置，其位于硅芯爐內(nèi)部，包括高頻線圈；還包括與所述高頻線圈同軸設(shè)置的石墨預(yù)熱片，所述石墨預(yù)熱片包括本體，所述本體上設(shè)置有多個通孔。

其中，所述本體為圓片狀結(jié)構(gòu)，所述多個通孔在靠近所述本體的邊緣處密集，在靠近所述本體的圓心處稀疏。

其中，所述石墨預(yù)熱片還包括操縱柄，所述操縱柄與所述本體連接且該二者處于同一平面內(nèi)。

其中，所述半導(dǎo)體預(yù)熱裝置還包括預(yù)熱片抽離裝置，所述預(yù)熱片抽離裝置包括控制桿，所述控制桿一端與所述硅芯爐，另一端與所述石墨預(yù)熱片固定連接。

其中，所述高頻線圈連接有一功率監(jiān)測儀，可實時監(jiān)測所述高頻線圈的輸出功率。

同時，本發(fā)明實施例還提供了一種單次可拉制多根硅芯的硅芯爐，包括籽晶固定裝置和爐體，所述硅芯爐還包括上述半導(dǎo)體預(yù)熱裝置，爐體內(nèi)放置有棒狀母料，所述半導(dǎo)體預(yù)熱裝置位于所述籽晶固定裝置和母料之間，用于對所述母料預(yù)熱。

此外，本發(fā)明實施例還提供了一種磷檢爐，包括爐腔和上述半導(dǎo)體預(yù)熱裝置，爐腔內(nèi)放置有棒狀硅料，所述半導(dǎo)體預(yù)熱裝置位于所述爐腔內(nèi)，對爐腔內(nèi)的硅料進行預(yù)熱。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體預(yù)熱裝置中，石墨預(yù)熱片不僅可以將自身渦流產(chǎn)生的熱量傳遞至半導(dǎo)體母料中，而且采用石墨預(yù)熱片中間穿孔的方法，可以使高頻線圈發(fā)出的磁線穿過通孔到達母料，使母料在溫度有一定程度升高變成導(dǎo)磁體后，產(chǎn)生渦流效應(yīng)，從而使母料快速地熔化。