[实用新型]一种区熔法生长单晶硅用高频加热线圈

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种区熔法生长单晶硅过程中利用高频电源熔化多晶硅的加热线圈。

背景技术

硅单晶体作为一种半导体材料，一般用于制造集成电路和其他电子元件。区熔法生长单晶硅是一种重要的方法。采用区熔法生长的硅单晶纯度高，均匀性好，是制造功率器件的优秀材料。

区熔法制备单晶过程中，高频线圈对多晶棒的熔化效果对单晶生长状态有决定性的影响。如果线圈结构不合理，多晶料在熔化过程中容易出刺，造成线圈打火等事故。随着集成电路制造技术的发展，为降低器件生产成本要求硅单晶向大直径发展。晶体直径变大要求多晶原料的直径相应增加。为了达到理想的化料效果要求高频线圈的结构更加合理。

在φ4英寸区熔硅单晶为主流产品期间，所使用的多晶原料直径为φ90-100mm；为得到较为满意的熔化效果一般采用以下方法：1.增大平板线圈整体直径；2.调整线圈内部平台的直径和层数；3.调整线圈内部刃口的直径，并附加十字槽。随着区熔工艺的不断改进，φ5、6英寸区熔单晶产品逐渐成为市场主流，生产中采用的多晶原料直径也逐渐发展为φ120-150mm。沿用上述方法改进高频线圈的结构会出现一些难以解决的新问题：1.线圈内部刃口的直径增大，给放肩带来困难，易堆料，出腰带。2.多晶原料距离线圈距离较近，容易引发电离击穿。3.多晶边缘熔化效果变差，容易出刺造成电打火。

为解决上述问题我们改变了对线圈的改造思路和方向，除了对平板线圈本身进行上述改变外，我们在原有平板线圈表面增加了附属配件，用以改善电场的分部与形状。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种区熔法生长单晶硅用高频加热线圈，本加热线圈铜金属块周围磁力线会受到铜金属块的抬升作用，同时使得铜金属块周围的磁力线密度增加，从而改善线圈对多晶硅原料的熔化效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

这种区熔法生长单晶硅用高频加热线圈，它包括：线圈主体及在主体上的金属块，线圈主体为普通的平板线圈。

所述的金属块为铜金属块，铜金属块通过销钉或螺丝与主体固定。

线圈附属结构是一定数目的铜金属块。铜金属块在平板线圈上表面的分布分为两种情况：

1.某同心圆周上均匀分布。同一同心圆周上相邻两铜金属块之间的圆心角θ和该同心圆周上铜金属块的数目n具有以下关系：

θ＝360°/n。

2.某同心圆周上非均匀分布。同一同心圆周上相邻两铜金属块之间的圆心角θ和该同心圆周上铜金属块的数目n的为非线性关系。其中圆心角θ、数目n由线圈特性以及多晶原料外形结构特性决定。

所述的铜金属块的个数为1～20个，优选的个数为4～16个；铜金属块的长度范围：5～30mm宽度范围：5～30mm高度范围：5～20mm。铜金属块的外形可根据需要调整如：正方体、长方体、球体、锥体等。

平板线圈上的铜金属连接方式有两种：所述的金属块为铜金属块，铜金属块通过销钉或螺丝与主体固定。在制作平板线圈时根据设计，在预定位置直接加工凸起平台或平台组。所述的线圈主体及附属结构可以一体加工。

本实用新型是通过在作为线圈主体的平板线圈上添加附属的配件使线圈产生的磁场在线圈附属配件处集中，达到局部区域磁场强度增强的效果而更有效地使多晶硅棒熔化，从而改善加热线圈对多晶硅棒的熔化效果。

本实用新型的优点是：在单晶生长过程中，平板线圈上的铜金属块对磁场有改善效果，铜金属块周围磁力线会受到铜金属块的抬升作用，同时使得铜金属块周围和线圈边缘处的磁力线密度增加，可以对多晶棒边缘更好的加热，从而防止多晶棒边缘处出刺。

附图说明

图1为本实用新型高频加热线圈的剖视图。

图2为本实用新型高频加热线圈的俯视图。

图3为本实用新型高频加热线圈中使用的平板线圈的俯视图。

图中：1-平板线圈；2-附属铜块；3-冷却水管；4-螺孔；5-冷却水进水管；6-接线柱。

具体实施方式

实施例1

图1、图2中，区熔硅单晶生长用高频加热线圈包括6英寸线圈主体和附属结构，线圈主体为一普通平板线圈，附属结构为4个6×4×4mm的立方体铜金属块。铜金属块在半径为110mm的圆周上均匀分布，相邻两个铜金属块之间的圆心角是90°。

所述的平板线圈和铜金属块之间用螺钉连接，二者紧密结合。