一种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法，其装置包含括支撑架(2)、与支撑架滑竿相嵌套的滑动装置(1)、与支撑架(2)和滑动装置相连的掺杂容器(3)、用于连接的连接绳或连接杆(4)。同时本发明专利技术还公开掺杂装置的使用方法，能够实现直拉单晶硅生长的准确快速掺杂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开，其装置包含括支撑架(2)、与支撑架滑竿相嵌套的滑动装置(1)、与支撑架(2)和滑动装置相连的掺杂容器(3)、用于连接的连接绳或连接杆(4)。同时本专利技术还公开掺杂装置的使用方法，能够实现直拉单晶硅生长的准确快速掺杂。【专利说明】—种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法
本专利技术属于半导体晶体生长领域，特别涉及一种直拉硅单晶的掺杂方法及掺杂装置，能够实现直拉单晶硅准确快速掺杂。
技术介绍
直拉单晶硅生长方法又称切克劳斯基(Czochralski)法，简称CZ法是目前半导体单晶硅的主要生长技术，超过98%的电子元件材料全部使用单晶硅。其中用CZ法占了约85 %。直拉单晶硅技术主要是将多晶硅放入石英坩埚中，在单晶炉热场内加热融化，并采取合适掺杂，利用籽晶及温度控制从熔体中提拉生长晶体的一种方法。由于半导体器件的种类繁多，用途差异性很大，因此对单晶硅电阻率的要求有着很大的差异，如何准确控制掺杂是半导体单晶硅生产实际中面临的难点和重点。 目前主要的掺杂方法分为两类，一类为共熔法，另一类为投入法。共熔法是指将掺杂物与多晶料一起放入坩埚内熔化；投入法是指待多晶料完全溶化后，将掺杂物通过各种掺杂装置和掺杂方法投入熔化，实现掺杂。共熔法是将掺杂剂或掺杂物与多晶料一起放入单晶炉内，加热熔化。由于化料至晶体生长过程将会有5?8小时处于1450°C以上高温时间，导致掺杂元素蒸发量大，掺杂效率低，同时过程温度，气流，炉况等差异性，也会导致单晶电阻率无法准确控制，电阻率一致性较差。投入法是指待多晶料熔化后，使用掺杂装置和相应方法进行掺杂，能够较好实现掺杂，降低掺杂剂的蒸发量，提高掺杂准确性，还能实现补充掺杂等，在实际生产中结合再加料技术具有非常强的实际生产应用。 专利ZL00122075.6直拉硅单晶生长的重掺杂方法》中使用单晶硅伞形掺杂器，是一次性使用，由于每次使用前要制作单晶硅伞形掺杂器，需要对温度进行严格控制、熔体温度稳定时间长、掺杂时可控性差、掺杂剂容易在抽真空时吸走，所以生产效率较低。专利201120085198.X《适用于轻掺及中高阻直拉硅单晶的掺杂装置》中使用的掺杂装置掺杂效率较好，但是由于上部敞开，对于细小掺杂剂而言容易在单晶炉上部腔体抽真空时扬起，导致掺杂准确性差。同时由于盛放掺杂剂的容器不够平滑，在容器侧倾掺杂剂下落到熔体时部分掺杂剂容易残留在容器中，因此实际使用中掺杂准确性较低，同时该装置支撑架是搁置在闸板阀密封圈上，容易烫伤密封圈，影响闸板阀密封性能。专利201010132399.0《直拉硅单晶的镓元素掺杂方法及所用掺杂装置》中用到单晶硅掺杂装置主要适合液体状掺杂剂掺杂使用，对于固体掺杂剂而言无法实行很好掺杂，同时又要在掺杂后精确控制熔体温度，实现非均匀成核，将容器底部封住，否则无法实现二次使用，在实际操作中难度较大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供，能够实现直拉单晶硅生长的准确快速掺杂。 本专利技术提供，其掺杂装置包括支撑架(2)、与支撑架滑竿相嵌套的滑动装置(I)、与支撑架和滑动装置相连的掺杂容器(3)、用于连接的连接绳或连接杆(4)。所述支撑架设有支撑面板(2-1)，支撑面板(2-1)边缘下方设有3根与支撑面板(2-1)固定相连支撑杆(2-3)，支撑面板(2-1)中部下方设有2根有下限位的垂直滑竿(2-2)，垂直滑竿(2-2)与支撑面板(2-1)已螺纹连接方式固定，支撑面板(2-1)中部设有第一通孔(2-4)。所述滑动装置设有悬挂杆(1-1)，悬挂杆(1-1)通过支撑架第一通孔(2-4)贯穿支撑面板(2-1)，悬挂杆(1-1)上部设有锲型槽，用于与单晶炉籽晶夹持装置固定相连用，悬挂杆(1-1)下部设有与悬挂杆(1-1)固定相连的滑块(1-2)，滑块(1-2)设有第二和第三通孔(1-3)，用于与支撑架滑竿垂直(2-2)滑动时使用，使得滑动装置(I)能沿着垂直滑竿(2-2)方向滑动。所述掺杂容器(3)包括可分离的容器上盖(3-1)、容器中部(3-2)、容器底部(3-3)，容器上盖(3-1)设有第四通孔(3-4)，容器上盖(3_1)置于容器中部(3-2)上口，并具有较好几何尺寸匹配，容器中部(3-2)通过连接绳或连接杆(4)与支撑架垂直滑竿(2-2)固定垂直相连，容器底部(3-3)通过连接绳或连接杆(4)穿过容器上盖(3-1)的第四通孔(3-4)与滑动装置(I)底部滑块(1-2)固定垂直相连。 作为优选，所支撑架(2)及其部件，与垂直滑竿(2-2)相嵌套的滑动装置⑴及其部件的材质均为不锈钢材质。 作为优选，所述掺杂容器(3)及其部件采用高纯石英材质。 作为优选，所述用于连接的连接绳或连接杆(4)采用高纯金属钥绳或钥杆、不锈钢绳或不锈钢杆。 所述直拉单晶硅掺杂装置的使用方法如下: 1、掺杂装置准备:①将悬挂杆(1-1)穿过第一通孔(2-4)，垂直滑竿(2-2)穿过滑块的第二和第三通孔(1-3)，并与支撑面板(2-1)固定相连；②将掺杂容器上盖(3-1)在容器中部(3-2)上并通过连接绳或连接杆(4)与垂直滑竿(2-2)下部固定相连；③将掺杂容器底部(3-3)通过连接绳或连接杆(4)穿过容器上盖(3-1)的第四通孔(3-4)与滑动装置 (I)底部滑块(1-2)固定相连；④将上述装置表面清理干净，准备掺杂使用。 2、计算单晶生长所需要的多晶原料和掺杂计量。 3、热场清洁完毕后，将多晶硅投入高纯石英坩埚中，封闭热场和单晶炉，抽真空，验证真空漏率符合生产要求后，加热融化多晶硅，至熔体温度稳定。 4、利用单晶炉闸板阀盖隔离主室和副室；向副室充气，同时松开副室的压紧块；打开副室门，取下籽晶，将掺杂装置悬挂杆(1-1)与籽晶夹持装置固定相连，注意在装上该装置前应仔细清洁，确保不被沾污，打开掺杂容器上盖(3-1)，并将准备好的掺杂剂倒入掺杂容器，并盖好掺杂容器上盖(3-1)，同时将掺杂装置悬吊在单晶炉副室内，高度以不影响主室副室中间闸板阀活动为准。 5、清洁副室，对副室进行洗气并抽真空，打开闸板阀连通副室和主室。 6、下降籽晶夹持装置使得掺杂装置平稳下降，当掺杂装置的支撑架(2)下降到主室顶部并停止下降后，继续下降籽晶夹持装置，使得滑动装置(I)能沿着垂直滑竿(2-2)方向平稳向下滑动随着滑动装置(I)下降，掺杂容器底部(3-3)同步下降，并与掺杂容器中部(3-2)分离，掺杂剂逐渐下落至熔体中，此时密切关注单晶炉内液面上方情况，确保掺杂剂全部落入熔体中，并防止掺杂容器底部(3-3)接触到熔体。 7、待掺杂剂全部落入熔体中后，上升籽晶夹持装置，此时滑动装置(I)和掺杂容器底部(3-3)回升至原有高度，并提拉着整个掺杂装置继续上升至不影响闸板阀活动的高度后停止。 8、盖上闸板阀，再次把主室副室隔离，并向副室内充气至常压，打开副室门，冷却若干时间后，取下掺杂装置，装回籽晶，清洁副室后抽真空，连通主副室，进入正常单晶生长环节。 9、把该装置仔细清洁后放于洁净干燥处，待下次使用时再取用。 10、本装置也可在再加料工艺中使用，即再加料工艺化料结束后重复步骤4?9即可实现掺杂。 本专利技术优点:掺杂装置简单，实现方便；能有效保护掺杂剂剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直拉单晶硅的掺杂装置，包括：支撑架(2)、与支撑架滑竿相嵌套的滑动装置(1)、与支撑架和滑动装置相连的掺杂容器(3)、用于连接的连接绳或连接杆(4)；其特征在于：所述支撑架设有支撑面板(2.1)，支撑面板(2.1)边缘下方设有3根与支撑面板(2.1)固定相连支撑杆(2‑3)，支撑面板(2.1)中部下方设有2根有下限位的垂直滑竿(2‑2)，垂直滑竿(2‑2)与支撑面板(2.1)以螺纹连接方式固定，支撑面板(2‑1)中部设有第一通孔(2‑4)；所述滑动装置(1)设有悬挂杆(1‑1)，悬挂杆(1‑1)通过支撑架通孔(2‑4)贯穿支撑面板(2‑1)，悬挂杆(1‑1)上部设有锲型槽，用于与单晶炉籽晶夹持装置固定相连用，悬挂杆(1‑1)下部设有与悬挂杆(1‑1)固定相连的滑块(1‑2)，滑块(1‑2)设有第二和第三通孔(1‑3)，用于与支撑架滑竿垂直(2‑2)滑动时使用，使得滑动装置(1)能沿着垂直滑竿(2‑2)方向滑动，滑块(1‑2)接触到垂直滑竿(2‑2)末端下限位时，滑块停止下滑；所述掺杂容器(3)包括可分离的容器上盖(3‑1)、容器中部(3‑2)、容器底部(3‑3)，容器上盖(3‑1)设有第四通孔(3‑4)，容器上盖(3‑1)置于容器中部(3‑2)上口，容器中部(3‑2)通过连接绳或连接杆(4)与支撑架垂直滑竿(2‑2)固定垂直相连，容器底部(3‑3)通过连接绳或连接杆(4)穿过容器上盖(3‑1)第四通孔(3‑4)与滑动装置(1)底部固定垂直相连。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙新利，
申请(专利权)人：浙江长兴众成电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33