[实用新型]一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置

说明书

技术领域

本实用新型属于直拉法单晶硅生产领域，主要涉及重掺锑单晶硅生产过程中的一种液相掺杂工具。

背景技术

直拉法是当今半导体材料制造中应用最广泛的生产方法，该方法在氩气气氛中通过加热器系统对多晶硅加热使其熔化，并在多晶硅中掺入一定量的掺杂元素，如硼、磷、砷、锑等，达到控制晶体型号和电阻率的目的。再用有固定晶向的籽晶浸入熔体中，通过逐渐降低熔体温度使熔体以籽晶为结晶核结晶生长，同时控制籽晶和熔体的转速、拉速和温度得到满足要求的单晶硅晶体。直拉法常用的掺杂方法主要可分为共熔法和投入法。共熔法是将掺杂物质与多晶硅一起熔化。投入法是将多晶硅完全熔化后，将掺杂元素通过一定的措施投入熔体内，实现掺杂的目的。

因锑元素在硅溶液中的蒸发系数比较大，不宜使用共熔法，传统生产重掺锑单晶硅时主要采用投入法进行掺杂。即硅料完全熔化之后，通过炉盖的一个小孔将掺杂剂投入熔体内。该方法存在的问题是投入掺杂剂的过程中容易出现溅硅，影响后期单晶生长；在掺杂元素投入液体的瞬间会带动一点点氩气进入熔体，而如果这些氩气挥发不充分，就会凝结在硅晶体中，以气孔缺陷的形式呈现出来。

实用新型内容

鉴于传统重掺锑单晶硅掺杂方法中所存在的问题，本实用新型设计了一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置，以解决目前掺杂中所存在的问题，并可以做到结构简单、操作简单、掺杂成功率高。

为实现上述发明目的，本实用新型所采取的具体技术方案是：一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置，由上层的掺杂元素储存段和下层掺杂元素导流段组成，所述的掺杂元素储存段由吊装杆、外壁和中间高边缘低的锥形底面组成，外壁和锥形底面连接围成用于放置掺杂元素的凹腔，在凹腔中间的锥形底面上设有吊装杆，在锥形底面上开设有多条导流缝，所述的掺杂元素导流段由漏斗形导流壁和导流管组成，漏斗形导流壁的上端与外壁底端连接，其下端与导流管连接。

本实用新型所述的导流缝由锥形底面边缘向锥形底面中心开设而成。

本实用新型所述的导流缝距离吊装杆有10~20mm的距离。

本实用新型所述的导流管内径小于或等于吊装杆的直径。

本实用新型所述的液相掺杂装置由高纯石英制成。

本实用新型有益效果是：本实用新型所述的一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置，在使用时，将掺杂元素倒入凹腔空间内，再将本实用新型通过吊装孔与单晶炉的上轴连接，多晶硅熔化完后，下降上轴将导流管下沿插入熔体。掺杂元素会逐渐由固态变为液态，熔化后的掺杂元素通过锥形底面的导流槽流到漏斗形导流壁上，并沿漏斗形导流壁继续向下流动，沿导流管内壁流入硅熔体中。本实用新型所述的一种液相掺杂工具因导流缝距离吊装杆10~20mm并且导流管内径小于或等于吊装杆直径，因此能够有效的避免液态的掺杂元素直接滴入熔体的现象。本实用新型操作简单、便于观察、掺杂成功率高，有效的解决了现有掺杂方法所存在的不足。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型图1的俯视图；

图中：1、吊装杆；2、吊装孔；3、圆柱形外壁；4、漏斗形导流壁；5、导流管；6、凹腔；7、掺杂元素；8、锥形底面；9、导流缝。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的具体实施方式如下：

如图1、图2所示，本实用新型所述的一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置由高纯石英制成，主要结构包括吊装杆1、圆柱形外壁3、漏斗形导流壁4、导流管5和锥形底面8。其中吊装杆1上端有吊装孔2，吊装杆1下端与锥形底面8相连；锥形底面8上6~12条宽度为1~2mm的导流缝9，导流缝9由锥形底面8边缘向锥形底面8中心开设而成，其距离吊装杆1有10~20mm的距离；圆柱形外壁3与锥形底面8相连，形成一个凹腔6，用于盛放掺杂元素7；在锥形底面8下端连接有漏斗形导流壁4，漏斗形导流壁4下端与导流管5相连。导流管5内径小于或等于吊装杆1的直径。

本实用新型所述的一种用于单晶硅掺杂工艺的液相掺杂装置，在使用时，将掺杂元素7倒入凹腔6内，再将本实用新型通过吊装孔2与单晶炉的上轴连接，多晶硅熔化完后，下降上轴将导流管5下沿插入熔体。掺杂元素7会逐渐由固态变为液态，熔化后的掺杂元素7通过锥形底面8的导流缝9流到漏斗形导流壁4上，并沿漏斗形导流壁4继续向下流动，沿导流管5内壁流入硅熔体中。本实用新型所述的一种液相掺杂工具因导流缝9距离吊装杆1有10~20mm的距离并且导流管5内径小于或等于吊装杆1的直径，因此能够有效的避免液态的掺杂元素7直接滴入熔体的现象。本实用新型操作简单、便于观察、掺杂成功率高，有效的解决了现有掺杂方法所存在的不足。