[发明专利]一种生长硅单晶的热装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料制备技术领域，涉及一种生长硅单晶的热装置。

背景技术

硅单晶是制造集成电路和太阳能电池的主要原料，硅单晶的制备(生长)是在真空工作室内将块状多晶原材料放入坩埚中，通过加热器将多晶原材料熔化，然后，通过籽晶引导，生长出理想的单晶；常规的硅单晶生长热工艺系统中只有一个加热器，并且其固定不动，使得加热器与被加热熔化多晶原料之间的位置不能进行调整，当添加的多晶硅原料的料量不同时，无法实现多晶硅原料的快速熔化，既浪费能源又难以形成合理的温度场。

发明内容

本发明的目的是提供一种生长半导体硅单晶的热装置，能快速熔化不同料量的多晶硅原料，并能形成合理稳定的温度场，节约能源。

本发明所采用的技术方案是，一种生长硅单晶的热装置，包括中空的基座，基座内并排设置有移动机构A和移动机构B，基座上固接有中空的工作室，工作室内设置有固接于工作室底部的保温筒，保温筒的顶部设置有保温筒盖，保温筒内竖直设置有支撑杆，支撑杆的顶部固接有坩埚，移动机构A与竖直设置的电极A的下端固定连接，移动机构A与电极A的连接处设置有绝缘套A，电极A的上端向上穿过基座顶部伸入保温筒内，并与加热器固接，加热器为环形，位于坩埚与保温筒侧壁之间，环绕坩埚设置，移动机构A通过电极A带动加热器上下移动，移动机构B与竖直设置的电极B的下端固定连接，电极B的上端向上穿过基座顶部伸入保温筒内，并与底部加热器固接，底部加热器位于坩埚的下方，移动机构B通过电极B带动底部加热器上下移动。

本发明的特征还在于，

底部加热器的顶部为平板形或锥盘形。

本发明热装置采用可上下移动的双加热器，能快速加热熔化不同料量的多晶硅原料，并在热场中形成稳定合理的温度场，生长出高质量的合格硅单晶，同时实现了节能降耗，且结构简单、使用方便。

附图说明

图1是本发明热装置的结构示意图。

图中，1.工作室，2.保温筒，3.坩埚，4.加热器，5.电极A，6.绝缘套A，7.移动机构A，8.基座，9.移动机构B，10.绝缘套B，11.电极B，12.支撑杆，13.底部加热器，14.保温筒盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明热装置的结构，如图1所示。包括中空的基座8，基座8内并排设置有移动机构A7和移动机构B9。基座8上固接有中空的工作室1，工作室1内设置有保温筒2，保温筒2与工作室1的底部固定连接，保温筒2的顶部设置有保温筒盖14。保温筒2内竖直设置有支撑杆12，支撑杆12的顶部固接有坩埚3，支撑杆12的下端依次穿过保温筒2的底部、工作室1的底部和基座8的顶部伸入基座8内。移动机构A7与竖直设置的电极A5的下端固定连接，移动机构A7与电极A5的连接处设置有绝缘套A6，电极A5的上端向上依次穿过基座8顶部、工作室1底部和保温筒2底部伸入保温筒2内，并与加热器4固接；加热器4位于坩埚3与保温筒2侧壁之间，为环形，环绕坩埚3设置，移动机构A7可通过电极A5带动加热器4上下移动。移动机构B9与竖直设置的电极B11的下端固定连接，电极B11的上端向上依次穿过基座8顶部、保工作室1底部和保温筒2底部伸入保温筒2内，并与底部加热器13固接，底部加热器13位于坩埚3的下方，移动机构B9可通过电极B11带动底部加热器13上下移动。

底部加热器13顶面为平板形或锥盘形，移动机构A7与电极A5绝缘，移动机构B9与电极B11绝缘。

本发明热装置的工作过程：

将多晶硅原料放入坩埚3内，盖紧保温筒盖14，对工作室1抽真空。然后，启动两移动机构，移动机构A7带动电极A5向下移动，电极A5带动加热器4向下移动至适当位置；移动机构B9带动电极B11向上移动，电极B11带动底部加热器13向上移动，靠近坩埚3的底部，关闭两移动机构。接通电极A5和电极B11的电源，电极A5和电极B11分别将电流通入加热器4和底部加热器13，加热器4和底部加热器13发出热量，对坩埚3内的多晶硅原料进行加热，使其熔化，然后进行籽晶引导生长，制得半导体硅单晶。

根据坩埚3中添加的多晶硅原料的料量，通过两移动机构分别调节加热器4和底部加热器13与坩埚3之间的相对位置，可快速对坩埚3内的多晶硅原料进行加热熔化，并形成稳定合理的温度场。

本发明热装置采用可上下移动的双加热器，通过调整加热器与坩埚3之间的相对位置，能对坩埚3内添加的不同量的多晶硅原料进行加热，使其熔化，并在热场中形成稳定合理的温度场，不仅能生长出高质量的合格单晶，而且节约能源。本发明热装置还具有结构简单、使用方便和提高生产效率的特点，广泛适用于半导体硅单晶和锗单晶的生长。