[發明專利]硅晶體的連續生長裝置

有效

• 申請號: 201810707594.8
• 申請日: 2017-12-17
• 公開（公告）號: CN108754610B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 嘉興金瑞光伏科技有限公司
• 主分類號: C30B30/04
• 分類號: C30B30/04;C30B29/02
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 李伊飏

本發明公開了一種硅晶體的連續生長裝置，尤其適用于單晶硅，準單晶硅及多晶硅的制備。所述裝置具有雙熔區：主熔煉室可以用于晶體生長，一個輔助投料熔煉室可以作為連續高溫熔體投料區。輔助投料熔煉室：配有兩區的感應加熱磁場，用于給多晶料加熱。當上熔煉系統的料用盡以后在坩堝下料口的感應線圈斷電后具有強制冷卻的作用，使得多晶料凝固密封下料口。連續投料區有兩組電磁約束磁場，控制熔體的上下運動。晶體生長區具有電磁約束磁場，使得熔體在無側壁坩堝的條件下定向生長。通過投料區可以多次向晶體生長區投高溫熔體料，實現晶體的穩定連續生長。

本申請是申請號為2017113583666，申請日為2017年12月17日，發明創造名稱為“硅晶體的連續生長裝置”的專利的分案申請。

技術領域

本發明涉及半導體晶體的制備裝置技術領域，尤其涉及一種適用于單晶硅、準單晶硅及多晶硅的連續生長裝置。

背景技術

半導體晶體材料被廣泛應用于微電子及光電子領域，可用于制備太陽能電池，集成電路等。半導體晶體材料是現代信息技術的基礎材料之一，其中硅的應用最為廣泛。晶體越大，成本就越低。材料的純度越好，晶體的物理特性就越好。

電磁約束技術是最近興起的一種熔煉方法，由于熔煉期間熔體不與坩堝接觸，所熔煉的材料潔凈，并能夠通過該方法實現材料的形狀控制。電磁約束成型是利用感應器產生交變磁場，通過電磁效應在熔體表面感應出渦電流，渦電流在洛倫茲力的作用下，在熔體中形成約束力，從而實現對熔體約束。通常，電磁感應方法生產重復上述補料階段工藝的連續投料，均是將多晶料預先放置在爐室內，然后再生長時在將其投下，投料量有限。

電磁技術適用于導磁與導電良好的金屬材料。對于半導體材料，如硅等首先要對半導體進行加熱，然后再施加電磁場方可實現電磁感應效應，如目前興起的重復上述補料階段工藝的電磁冷坩堝熔煉技術等，可以在電磁力的作用下形成熔體表面凸起，即“駝峰”(即液面向上凸起現象)出現。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種可以連續生長高純大尺寸單晶硅、準單晶硅及多晶硅的裝置。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種硅晶體的連續生長裝置，其特征在于：包括主熔煉室，所述主熔煉室的上側設有輔助投料熔煉室，所述輔助投料熔煉室正下側的主熔煉室內設置有主熔煉室坩堝，所述主熔煉室坩堝的下側設置有坩堝水冷系統，所述主熔煉室坩堝的外周設置有主熔煉室加熱器，所述主熔煉室加熱器的上側圓周設置有主電磁約束感應器，所述主電磁約束感應器用于使主熔煉室坩堝內的熔體表面向上凸起，所述主熔煉室內設置有驅動裝置，所述驅動裝置的動力輸出端與所述主電磁約束感應器連接，用于驅動所述主電磁約束感應器上下運動，所述主熔煉室坩堝的下側設置有重量傳感器，用于感應所述主熔煉室坩堝的總重量，隨著所述重量傳感器感應重量的增加，控制器通過所述驅動裝置驅動所述主電磁約束感應器上升；

所述輔助投料熔煉室內設置有輔助投料熔煉室坩堝，所述輔助投料熔煉室坩堝的底部通過連通管與所述主熔煉室相連通，且所述輔助投料熔煉室坩堝的下料口位于所述主熔煉室坩堝的正上方，所述主熔煉室內輔助投料熔煉室坩堝的下料口的外周設置有輔助投料熔煉下料口電磁約束感應器，所述下料口電磁約束感應器用于對熔體產生向上的力；所述輔助投料熔煉室坩堝下側的連通管的外周設置有輔助投料熔煉下料口加熱器，所述輔助投料熔煉下料口加熱器的外周設置有輔助投料熔煉下料口感應線圈，所述輔助投料熔煉室坩堝的上側的外周設置有輔助投料熔煉室主加熱器，所述輔助投料熔煉室主加熱器的外周設置有輔助投料熔煉室主感應線圈，所述輔助投料熔煉室坩堝的上端開口處設置有輔助投料熔煉室熔體下壓電磁約束感應器，用于對熔體產生向下的力。

進一步的技術方案在于：所述主熔煉室的側壁上設置有與其連通的保護氣體管路，所述保護氣體管路上設置有第一閥體，通過所述保護氣體管路向所述主熔煉室內充入保護氣體。

進一步的，所述主熔煉室的頂部設置有第一壓力表，所述第一壓力表用于測量所述主熔煉室內氣壓。