[實用新型]一體型氣相摻雜裝置

有效

• 申請號: 201320275201.3
• 申請日: 2013-05-20
• 公開（公告）號: CN203307477U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 令狐鐵兵;張明亮;高林育;仝泉
• 申請（專利權）人: 洛陽單晶硅有限責任公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/06
• 代理公司: 洛陽明律專利代理事務所 41118
• 代理人: 盧洪方

技術領域

本實用新型屬于直拉法硅單晶生產技術領域，主要涉及一體型氣相摻雜裝置。

背景技術

直拉法生產易揮發摻雜元素單晶硅所用的摻雜方法主要是共熔法和投入法。共熔法是將摻雜物質與多晶硅一起放在石英坩堝內熔化。投入法是將多晶硅在石英坩堝內完全熔化后，將摻雜物質通過一定的裝置熔入硅中，以達到摻雜的目的。在實際摻雜中根據摻雜元素的特性差異，將摻雜分為氣相摻雜和液相摻雜，像摻雜砷、磷等元素，由于砷、磷等元素氣化點低，容易揮發，通常采用氣相摻雜的方式進行。目前摻雜所使用的氣相摻雜裝置主要是鐘罩式結構，在鐘罩內部掛一個盛放摻雜元素的容器，摻雜時鐘罩下降接近熔體，依靠熔硅的輻射熱將摻雜元素氣化，氣化后的摻雜元素在鐘罩內與熔硅表面接觸。由于鐘罩下部與熔硅不接觸，氣化后的大部分摻雜元素蒸氣將會從下部被真空泵抽走，嚴重影響了摻雜效果和產品質量。生產過程中，也有人采用將摻雜裝置的下部設計成滴管式插入熔體中進行摻雜的辦法，但由于摻雜結束后，空腔內壓力急劇減小，熔硅被倒吸進摻雜器內，發生硅液凝固漲裂摻雜裝置問題，增加了生產成本，難以推廣使用。

實用新型內容

鑒于目前現有技術中所使用的氣相摻雜裝置無法滿足生產需要的技術問題，本實用新型設計并公開了一種一體型氣相摻雜裝置，用以解決氣化后的摻雜元素能很好的溶入熔硅中，并阻止從熔體中溢出的摻雜元素蒸氣被真空泵抽走，增加摻雜元素與熔硅的接觸時間，提高摻雜效率。為實現上述發明目的，本實用新型采取的具體技術方案是：一體型氣相摻雜裝置采用整體式結構設計，選用高純石英管和石英棒焊接制成。其主要是由上部掛件、中部空腔、摻雜導管、石英罩構成；其中中部空腔用于盛裝摻雜元素，中部空腔的上端設有上部掛件，上部掛件與單晶爐的上軸連接，可以上下升降；中部空腔內設計有一個摻雜導管，通過摻雜導管將摻雜元素裝入中部空腔內，摻雜導管的上端設計成細口型，可以控制摻雜元素蒸氣的流動速度，摻雜導管的下端設計成喇叭口型，可增強摻雜元素蒸氣與硅熔體的接觸面，提高摻雜效率；中部空腔的下端設有與摻雜導管連在一起的石英罩，石英罩的外徑尺寸小于石英坩堝上熱屏下口的內徑，可起到保護硅熔體濺起破壞或污染熔硅爐上熱屏的作用，同時也可阻止從硅熔體內溢出的摻雜元素蒸氣被真空泵抽走，將摻雜元素蒸氣一直阻擋在熔體硅的表面，提高摻雜效率。所述的一體型氣相摻雜裝置，其中在摻雜導管下部與石英罩的內側相接的位置對稱開有兩個導氣孔，用以平衡中部空腔上的摻雜導管內外壓力以避免熔硅被吸入中部空腔內損壞摻雜裝置。

本實用新型所述的一體型氣相摻雜裝置，有效的解決了氣化后的摻雜元素能很好地溶入熔硅中并阻止從熔體中溢出的摻雜元素蒸氣被真空泵抽走的問題，增加了摻雜元素與熔硅的接觸時間，提高了摻雜效率；本實用新型安裝操作方便，安全性能好，克服了現有技術中生產易揮發摻雜元素單晶硅生產過程中氣相摻雜效率低、摻雜裝置易損壞的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖中，1、上部掛件，2、中部空腔，3、摻雜導管細口，4、摻雜元素，5、摻雜導管，6、導氣孔，7、石英罩。

具體實施方式

下面結合附圖給出本實用新型的具體實施方式如下：

如圖1所示，本實用新型所述的一體型氣相摻雜裝置主要是由上部掛件1、中部空腔2、摻雜導管5、石英罩7構成。其中，中部空腔2用于盛裝摻雜元素4，中部空腔2上端的上部掛件1與單晶爐的上軸連接，可上下升降。中部空腔2內設有一個摻雜導管5，通過摻雜導管5將摻雜元素4裝入中部空腔2內，摻雜導管5的上端設計成細口型，下端設計成喇叭口型，中部空腔2的下端設有一個與摻雜導管5連在一起的石英罩7，摻雜導管5下部與石英罩7內側相接的位置對稱開有兩個導氣孔6。

本實用新型所述的一體型氣相摻雜裝置在使用時，先將一體型氣相摻雜裝置倒立放置，將摻雜元素4沿著摻雜導管5裝入中部空腔2內，然后將一體型氣相摻雜裝置翻轉，使摻雜元素4留在中部空腔2內，上部掛件1與單晶爐上軸連接，待硅料全部熔化后，下降上軸，使摻雜導管5下端插入硅熔體中，當下部石英罩7的下沿與硅熔體的接觸后，停止下降上軸。利用硅熔體的輻射熱量將摻雜裝置內的摻雜元素4氣化，氣化后的摻雜元素4通過摻雜導管5進入硅熔體內，摻雜導管細口3可以控制摻雜元素4蒸汽的流動速度提高摻雜效率。下部石英罩7可以有效的起到保護硅熔體濺起破壞或污染熱屏的作用，同時進入硅熔體中的摻雜元素4蒸氣溢出后被下部石英罩阻擋在熔體硅的表面，提高摻雜效率。摻雜導管5上的導氣孔6可以有效的平衡中部空腔2及導氣孔6內的氣壓與下部石英罩7籠罩區域內的氣壓，避免虹吸現象的發生。