硅晶体的连续生长装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种硅晶体的连续生长装置，尤其适用于单晶硅，准单晶硅及多晶硅的制备。所述装置具有双熔区：主熔炼室可以用于晶体生长，一个辅助投料熔炼室可以作为连续高温熔体投料区。辅助投料熔炼室：配有两区的感应加热磁场，用于给多晶料加热。当上熔炼系统的料用尽以后在坩埚下料口的感应线圈断电后具有强制冷却的作用，使得多晶料凝固密封下料口。连续投料区有两组电磁约束磁场，控制熔体的上下运动。晶体生长区具有电磁约束磁场，使得熔体在无侧壁坩埚的条件下定向生长。通过投料区可以多次向晶体生长区投高温熔体料，实现晶体的稳定连续生长。

Continuous growth device for silicon crystal

The invention discloses a continuous growth device for silicon crystals, which is especially suitable for the preparation of monocrystalline silicon, quasi-monocrystalline silicon and polycrystalline silicon. The device has two melting zones: the main melting chamber can be used for crystal growth, and an auxiliary feeding melting chamber can be used as a continuous high temperature melt feeding zone. Auxiliary feeding room: the induction heating magnetic field with two zones is used to heat polycrystalline materials. When the material of the upper melting system is exhausted, the induction coil at the outlet of the crucible has the effect of forced cooling after power off, which makes the polycrystalline material solidify and seal the outlet of the lower crucible. There are two sets of electromagnetic confining magnetic fields in continuous feeding area to control the movement of the melt. The crystal growth region has an electromagnetic confining magnetic field, so that the melt can grow in a direction without sidewall crucible. The high temperature melt material can be injected into the crystal growth zone many times through the feeding zone, so that the crystal can grow steadily and continuously.

【技术实现步骤摘要】
硅晶体的连续生长装置本申请是申请号为2017113583666，申请日为2017年12月17日，专利技术创造名称为“硅晶体的连续生长装置”的专利的分案申请。
本专利技术涉及半导体晶体的制备装置
，尤其涉及一种适用于单晶硅、准单晶硅及多晶硅的连续生长装置。
技术介绍
半导体晶体材料被广泛应用于微电子及光电子领域，可用于制备太阳能电池，集成电路等。半导体晶体材料是现代信息技术的基础材料之一，其中硅的应用最为广泛。晶体越大，成本就越低。材料的纯度越好，晶体的物理特性就越好。电磁约束技术是最近兴起的一种熔炼方法，由于熔炼期间熔体不与坩埚接触，所熔炼的材料洁净，并能够通过该方法实现材料的形状控制。电磁约束成型是利用感应器产生交变磁场，通过电磁效应在熔体表面感应出涡电流，涡电流在洛伦兹力的作用下，在熔体中形成约束力，从而实现对熔体约束。通常，电磁感应方法生产重复上述补料阶段工艺的连续投料，均是将多晶料预先放置在炉室内，然后再生长时在将其投下，投料量有限。电磁技术适用于导磁与导电良好的金属材料。对于半导体材料，如硅等首先要对半导体进行加热，然后再施加电磁场方可实现电磁感应效应，如目前兴起的重复上述补料阶段工艺的电磁冷坩埚熔炼技术等，可以在电磁力的作用下形成熔体表面凸起，即“驼峰”(即液面向上凸起现象)出现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种可以连续生长高纯大尺寸单晶硅、准单晶硅及多晶硅的装置。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种硅晶体的连续生长装置，其特征在于：包括主熔炼室，所述主熔炼室的上侧设有辅助投料熔炼室，所述辅助投料熔炼室正下侧的主熔炼室内设置有主熔炼室坩埚，所述主熔炼室坩埚的下侧设置有坩埚水冷系统，所述主熔炼室坩埚的外周设置有主熔炼室加热器，所述主熔炼室加热器的上侧圆周设置有主电磁约束感应器，所述主电磁约束感应器用于使主熔炼室坩埚内的熔体表面向上凸起，所述主熔炼室内设置有驱动装置，所述驱动装置的动力输出端与所述主电磁约束感应器连接，用于驱动所述主电磁约束感应器上下运动，所述主熔炼室坩埚的下侧设置有重量传感器，用于感应所述主熔炼室坩埚的总重量，随着所述重量传感器感应重量的增加，控制器通过所述驱动装置驱动所述主电磁约束感应器上升；所述辅助投料熔炼室内设置有辅助投料熔炼室坩埚，所述辅助投料熔炼室坩埚的底部通过连通管与所述主熔炼室相连通，且所述辅助投料熔炼室坩埚的下料口位于所述主熔炼室坩埚的正上方，所述主熔炼室内辅助投料熔炼室坩埚的下料口的外周设置有辅助投料熔炼下料口电磁约束感应器，所述下料口电磁约束感应器用于对熔体产生向上的力；所述辅助投料熔炼室坩埚下侧的连通管的外周设置有辅助投料熔炼下料口加热器，所述辅助投料熔炼下料口加热器的外周设置有辅助投料熔炼下料口感应线圈，所述辅助投料熔炼室坩埚的上侧的外周设置有辅助投料熔炼室主加热器，所述辅助投料熔炼室主加热器的外周设置有辅助投料熔炼室主感应线圈，所述辅助投料熔炼室坩埚的上端开口处设置有辅助投料熔炼室熔体下压电磁约束感应器，用于对熔体产生向下的力。进一步的技术方案在于：所述主熔炼室的侧壁上设置有与其连通的保护气体管路，所述保护气体管路上设置有第一阀体，通过所述保护气体管路向所述主熔炼室内充入保护气体。进一步的，所述主熔炼室的顶部设置有第一压力表，所述第一压力表用于测量所述主熔炼室内气压。进一步的技术方案在于：所述辅助投料熔炼室通过辅助投料熔炼室炉盖进行密封。进一步的技术方案在于：所述炉盖上设置有与所述辅助投料熔炼室相连通的抽气管以及第二压力表，所述抽气管上设置有第二阀体。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述装置具有双熔区，一个熔区可以用于晶体生长，一个熔区可以作为连续投料区。连续投料区：配有两区的感应加热磁场，用于给多晶料加热。当上熔炼系统的料用尽以后在坩埚下料口的感应线圈断电后具有强制冷却的作用，使得多晶料凝固密封下料口，然后打开上熔体区，投料，合炉体，密封，抽真空，通电熔炼，下料口熔开，打开上方的电磁压力器，向熔体施压，使得熔体继续滴向晶体生长系统。两组电磁约束磁场，控制熔体的上下运动。晶体生长区具有电磁约束磁场，使得熔体在无侧壁坩埚的条件下定向生长。由于硅不导电，先利用下加热器熔掉部分熔体，开启电磁约束装置，通过投料区可以多次向晶体生长区投料，实现晶体的连续生长。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1是本专利技术实施例所述生长装置在备料阶段的结构示意图；图2是本专利技术实施例所述生长装置在熔料阶段的结构示意图；图3是本专利技术实施例所述生长装置在晶体生长阶段的结构示意图；图4是本专利技术实施例所述生长装置在补料阶段的结构示意图；图5是本专利技术实施例所述生长装置在连续生长阶段的结构示意图；其中：1、第二压力表；2、炉盖；3、第一压力表；4、辅助投料熔炼室；5、主熔炼室；6、第一阀体；7、主电磁约束感应器；8、主熔炼室加热器；9、主熔炼室坩埚；10、坩埚水冷系统；11、晶体；12、熔体；13、下料口电磁约束感应器；14、辅助投料熔炼下料口感应线圈；15、辅助投料熔炼下料口加热器；16、辅助投料熔炼室主加热器；17、辅助投料熔炼室主感应线圈；18、辅助投料熔炼室坩埚；20、第二阀体；21、下压电磁约束感应器；22、多晶料；23、单晶料。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如图5所示，本专利技术实施例公开了一种硅晶体的连续生长装置，包括主熔炼室5，所述主熔炼室5的上侧设有辅助投料熔炼室4，所述辅助投料熔炼室4正下侧的主熔炼室5内设置有主熔炼室坩埚9。所述主熔炼室坩埚9的下侧设置有坩埚水冷系统10，所述主熔炼室坩埚9的外周设置有主熔炼室加热器8，所述主熔炼室加热器8的上侧圆周设置有主电磁约束感应器7，所述主约束感应器7用于使主熔炼室坩埚9内的熔体表面向上凸起。所述主熔炼室5内设置有驱动装置，所述驱动装置的动力输出端与所述主电磁约束感应器7连接，用于驱动所述主电磁约束感应器7上下运动，所述主熔炼室坩埚9的下侧设置有重量传感器，用于感应所述主熔炼室坩埚9的总重量。随着所述重量传感器感应重量的增加，控制器通过所述驱动装置驱动所述主电磁约束感应器7上升。所述辅助投料熔炼室4内设置有辅助投料熔炼室坩埚18，所述辅助投料熔炼室坩埚18的底部通过连通管与所述主熔炼室5相连通，且所述辅助投料熔炼室坩埚18的下料口位于所述主熔炼室坩埚9的正上方。所述主熔炼室5内辅助投料熔炼室坩埚的下料口的外周设置有辅助投料熔炼下料口电磁约束感应器13，所述下料口电磁约束感应器13用于对熔体产生向上的力；所述辅助投料熔炼室坩埚18下侧的连通管的外周设置有辅助投料熔炼下料口加热器15，所述辅助投料熔炼下料口加热器15的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅晶体的连续生长装置，其特征在于：包括主熔炼室(5)，所述主熔炼室(5)的上侧设有辅助投料熔炼室(4)，所述辅助投料熔炼室(4)正下侧的主熔炼室(5)内设置有主熔炼室坩埚(9)，所述主熔炼室坩埚(9)的外周设置有主熔炼室加热器(8)，所述主熔炼室加热器(8)的上侧圆周设置有主电磁约束感应器(7)，所述主电磁约束感应器(7)用于使主熔炼室坩埚(9)内的熔体表面向上凸起，控制器驱动所述主电磁约束感应器(7)上升；所述辅助投料熔炼室(4)内设置有辅助投料熔炼室坩埚(18)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的底部与所述主熔炼室(5)相连通，所述主熔炼室(5)内辅助投料熔炼室坩埚的下料口的外周设置有辅助投料熔炼下料口电磁约束感应器(13)，所述下料口电磁约束感应器用于对熔体产生向上的力；所述辅助投料熔炼室坩埚(18)下侧设置有辅助投料熔炼下料口加热器(15)，所述辅助投料熔炼下料口加热器(15)的外周设置有辅助投料熔炼下料口感应线圈(14)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的上侧的外周设置有辅助投料熔炼室主加热器(16)，所述辅助投料熔炼室主加热器(16)的外周设置有辅助投料熔炼室主感应线圈(17)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的上端开口处设置有辅助投料熔炼室熔体下压电磁约束感应器(21)，用于对熔体产生向下的力。...

【技术特征摘要】
1.一种硅晶体的连续生长装置，其特征在于：包括主熔炼室(5)，所述主熔炼室(5)的上侧设有辅助投料熔炼室(4)，所述辅助投料熔炼室(4)正下侧的主熔炼室(5)内设置有主熔炼室坩埚(9)，所述主熔炼室坩埚(9)的外周设置有主熔炼室加热器(8)，所述主熔炼室加热器(8)的上侧圆周设置有主电磁约束感应器(7)，所述主电磁约束感应器(7)用于使主熔炼室坩埚(9)内的熔体表面向上凸起，控制器驱动所述主电磁约束感应器(7)上升；所述辅助投料熔炼室(4)内设置有辅助投料熔炼室坩埚(18)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的底部与所述主熔炼室(5)相连通，所述主熔炼室(5)内辅助投料熔炼室坩埚的下料口的外周设置有辅助投料熔炼下料口电磁约束感应器(13)，所述下料口电磁约束感应器用于对熔体产生向上的力；所述辅助投料熔炼室坩埚(18)下侧设置有辅助投料熔炼下料口加热器(15)，所述辅助投料熔炼下料口加热器(15)的外周设置有辅助投料熔炼下料口感应线圈(14)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的上侧的外周设置有辅助投料熔炼室主加热器(16)，所述辅助投料熔炼室主加热器(16)的外周设置有辅助投料熔炼室主感应线圈(17)，所述辅助投料熔炼室坩埚(18)的上端开口处设置有辅助投料熔炼室熔体下压电磁约束感应器(21)，用于对熔体产生向下的力。2.如权利要求1所述的硅晶体的连续生长装置，其特征在于：所述主熔炼室坩埚(9)的下侧设置有坩埚水冷系统(10)。3.如权利要求1所述的硅晶体的连续生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长泰惠龙新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35