[实用新型]单晶用环形电磁场

说明书

一、技术领域

本实用新型属于单晶硅生产设备，具体涉及一种与单晶炉配套使用的环形电磁场。

二、背景技术

单晶硅是集成电路的重要材料，在半导体材料中所占比例超过90％，通常采用在单晶炉内将多晶块溶化成液体后拉出单晶棒的方式进行生产。随着集成电路大型化的发展，对单晶硅的要求也越来越高。单晶炉在生产过程中，由于受温度的影响，硅液上部温度低，底部温度高，形成上下对流，使整个液体处于翻腾状态，硅液中加入的导电介质难以均匀分布，在结晶为单晶体时，导电介质在晶棒断面上的径向分布不均匀，导致电阻率差大，晶棒头部、尾部电阻率不相同。当用户需要某一阻值范围晶片时，只有晶棒某一部分符合要求，成品利用率比较低。为了解决上述问题，人们采用多种方法对传统工艺进行改进，如：针对不同区域电阻率不同，改变晶棒不同部位单晶生长期的速度，调整石英坩埚转数、晶体的转数，改变液面在加热器中位置，减少液体的温度差等方法，但效果均不理想，难以达到要求。

三、发明内容

本实用新型的目的是提供一种专门用与单晶炉配套使用的环形电磁场，采用该环形电磁场，能有效地抑制硅液对流的产生，使加入的导电介质分布均匀，提高了单晶硅径向电阻率的均匀性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：该电磁场包括有环形结构的电磁系，电磁系的内外侧及上下端分别安装有内筒、导磁筒及上、下磁轭。

使用时，将本实用新型包围在单晶炉外侧，使单晶炉内产生沿晶升方向的垂直环形磁场，磁力线从炉体中穿过，在结晶区域内无磁场或磁场很弱，结晶区外围有强磁场。该种叠加环形磁场的存在，能够有效地抑制硅液对流的产生，降低硅液的机械波动及温度起伏，增大流体的黏度，使硅液及导电介质处于相对静止状态，导电介质分布比较均匀，提高了单晶硅径向电阻率的均匀性，进而提高材料利用率，提高了硅片性能指标。同时，还能有效地降低单晶硅中氧、碳的及其它杂质的含量。

四、附图说明

图1为本实用新型采用单个电磁系的结构示意图；

图2为本实用新型采用单个电磁系的磁场分布图；

图3为本实用新型采用两个电磁系的结构示意图；

图4为采用的两个电磁系磁场方向相同的磁场分布图；

图5为采用的两个电磁系磁场方向相反的磁场分布图。

五、具体实施方式

实施例一：如图1所示，本实用新型包括可包围在单晶炉侧面的环形结构的单个电磁系，在电磁系的内外侧分别安装有导磁筒4及内筒6，上下端分别安装有上磁轭3及下磁轭5；本实用新型可安装在上下高度可调的支撑架7上，以满足不同单晶炉的要求。电磁系与电源相连，通过控制电流的大小，可调节磁场的强度，满足不同的需要；如图2所示，本实用新型产生的磁场作用于炉体周围，磁力线从炉体中穿过，结晶区域内无磁场或磁场很弱，结晶区外围有强磁场。

实施例二：如图3所示，本实用新型包括可包围在单晶炉侧面的环形结构的上、下两个电磁系1、2，电磁系1、2之间设有无磁间隙8。在每个电磁系的内外侧分别安装有导磁筒4及内筒6，上下端分别安装有上磁轭3及下磁轭5；本实用新型可安装在上下高度可调的支撑架7上，以满足不同单晶炉的要求。每个电磁系与电源独立相连，通过控制电流的的大小，可调节磁场的强度及磁场方向，满足不同需要。如图4、图5所示，本实用新型产生的磁场作用于炉体周围，磁力线从炉体中穿过，结晶区域内无磁场或磁场很弱，结晶区外围有强磁场。

本实用新型可对不同结构的单晶炉进行配套设计，也可对现有的单晶炉进行改造，以满足不同用户的要求。

本实用新型结构简单，设计合理，生产成本低，添补了此类磁场的空白，值得推广应用。