一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管及生长炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管及生长炉，伸缩气管包括顶盖、气管外筒、气管中筒、气管内筒、底托；气管中筒相对气管外筒向下移动气管内筒相对气管中筒向下移动，可以实现坩埚升降过程中，石墨伸缩气管同步伸缩运动，同时避免杂质掉入熔体中。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管及生长炉
本技术属于硅晶体材料生长炉

技术介绍
硅材料由于具有单方向导电性、热敏特性、光电特性以及掺杂特性等优良性能，可以生长为大尺寸高纯度单晶体，且价格适中，故而成为全球应用广泛的重要集成电路基础材料。半导体硅材料主要为单晶硅材料，按照应用场景划分，半导体硅材料可以分为芯片用单晶硅材料和蚀刻用硅材料。其中芯片用单晶硅材料是制造半导体器件的基础原材料，芯片用单晶硅材料经过一系列晶圆制造工艺形成极微小的电路结构，再经切割、封装、测试等环节成为芯片，并广泛应用于集成电路下游市场。蚀刻用硅材料则是加工制成半导体级硅部件，用于蚀刻设备上的硅电极，由于硅电极在硅片氧化膜刻蚀等加工工艺过程会逐渐腐蚀并变薄，当硅电极厚度减少到一定程度后，需要更换新的硅电极，因此硅电极是晶圆制造蚀刻环节所需的核心耗材。硅材料耗材生长炉是重要的蚀刻用硅材料制备设备，该设备通过在特点的惰性气体保护下，特定的压力、温度下将坩埚中的多晶硅原料熔化，重新结晶成特定形状的硅材料。有一种长晶过程是坩埚位置和气管位置不变，通过不断提升保温层进行散热，促进晶体生长，但是该方法由于挥发物沉积在保温层上，且保温材料每炉次不断运动，造成保温层上的挥发物及其容易掉落难于清理，保温层寿命大大降低。但是如果将坩埚的位置升降，那么向坩埚内通入惰性气体的进气管有与坩埚脱落的隐患。故，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
技术实现思路
专利技术目的：本技术提供一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管及生长炉，解决如何使进气管随着坩埚安全升降的问题。技术方案：为达到上述目的，本技术可采用如下技术方案：一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管，包括顶盖、气管外筒、气管中筒、气管内筒、底托；所述气管内筒收容于气管中筒内，气管中筒收容于气管外筒中，顶盖与气管外筒的上端固定，底托与气管内筒的底端固定；气管外筒的底部内壁向内凸有第一内台阶；气管中筒的顶部外壁向外凸有第一外台阶，当气管中筒相对气管外筒向下移动时，第一内台阶与第一外台阶相互抵靠；气管中筒的底部内壁向内凸有第二内台阶；气管内筒的顶部外壁向外凸有第二外台阶，当气管内筒相对气管中筒向下移动时，第二内台阶与第二外台阶相互抵靠。进一步的，所述顶盖上方连接有中空的上罩，所述顶盖具有顶部开口，顶部开口、上罩与气管外筒连通。进一步的，所述底托下方连接有中空的坩埚盖，坩埚盖具有底部开口，底部开口、气管内筒与坩埚盖连通。进一步的，所述坩埚盖下方连接有气罩。本技术还提供一种具有上述石墨伸缩气管的生长炉，包括坩埚，所述坩埚位于气罩中并与气罩固定。有益效果：相对于现有技术，本技术技术方案的优点为：本技术方案中提供一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管，可以实现坩埚升降过程中，石墨伸缩气管同步伸缩运动，同时避免杂质掉入熔体中。附图说明图1是本技术中石墨伸缩气管的结构示意图。图2是本技术中石墨伸缩气管与坩埚配合的示意图。具体实施方式请结合图1及图2所示，本实施例公开一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管，包括顶盖2、气管外筒3、气管中筒4、气管内筒5、底托6。顶盖2上方连接有中空的上罩1。所述顶盖2具有顶部开口，顶部开口、上罩1与气管外筒3连通。所述底托6下方连接有中空的坩埚盖7，坩埚盖7具有底部开口。底部开口、气管内筒5与坩埚盖7连通。所述气管内筒5收容于气管中筒4内，气管中筒4收容于气管外筒3中。顶盖2与气管外筒3的上端固定。气管外筒3上沿外侧加工螺纹和气管顶盖2连接。底托6与气管内筒5的底端固定。采用了三段筒体(气管外筒3、气管中筒4、气管内筒5)，使该伸缩气管具有伸长或者缩短的功能，具体的，气管外筒3相对于气管中筒4伸缩，气管中筒4相对于气管内筒5伸缩。而气管外筒3相对于气管中筒4的伸缩，以及气管中筒4相对于气管内筒5的伸缩均具有最长伸长长度的限位，具体的，气管外筒3的底部内壁向内凸有第一内台阶31；气管中筒4的顶部外壁向外凸有第一外台阶41。当气管中筒4相对气管外筒3向下移动时，第一内台阶31与第一外台阶41相互抵靠而实现限位。气管中筒4的底部内壁向内凸有第二内台阶42；气管内筒5的顶部外壁向外凸有第二外台阶51。当气管内筒5相对气管中筒4向下移动时，第二内台阶42与第二外台阶51相互抵靠。所述坩埚盖7下方连接有气罩8。而具有上述石墨伸缩气管的生长炉包括坩埚，所述坩埚位于气罩8中并与气罩固定。石墨坩埚9、石英坩埚10分别由内及外安装在坩埚托盘12上，石英坩埚10中盛装高温硅熔体11，坩埚托盘12底部连接坩埚轴13，坩埚轴13升降带动坩埚盖7、气罩8、石墨坩埚9、石英坩埚10，硅熔体11一起升降；气管底托6，气管内筒5和气管中筒4由于重力作用会一起伸长收缩升降。生长晶体抽真空时，坩埚下降至底部，气管下降至最低，防止气管外筒3和气筒外管中筒4，气管中筒4和气管内筒5之间存在空气，减少由于空气未排净产生杂质；晶体生长时，通过下降坩埚伸长气管，石墨保温层一直由气管隔绝，避免气体经过保温层带来杂质，同时也避免外界的挥发物进入熔体中，保证了晶体的杂质含量低。同时整个生长过程无需对保温层进行额外的运动，热场寿命提升，结构简便。本实施例中利用环形的坩埚采用铸造法铸造单晶硅锭，该环形的坩埚较四边形的坩埚，由于减小了对角线长度，同样规格的炉体可以放下更大尺寸的坩埚，可以增加产品尺寸，提高产能，降低能耗；同时增大了热场尺寸，对坩埚内部的加热更加均匀，改善四周硅锭质量，从而避免角锭的产生，提升了硅锭整体的良率和质量。另外环形坩埚相对于方形坩埚，装料量大大降低，避免了角部因受力不均匀导致的坩埚壁撕裂漏硅的现象。本技术具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本技术的优选实施方式。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管，其特征在于，包括顶盖、气管外筒、气管中筒、气管内筒、底托；所述气管内筒收容于气管中筒内，气管中筒收容于气管外筒中，顶盖与气管外筒的上端固定，底托与气管内筒的底端固定；/n气管外筒的底部内壁向内凸有第一内台阶；气管中筒的顶部外壁向外凸有第一外台阶，当气管中筒相对气管外筒向下移动时，第一内台阶与第一外台阶相互抵靠；/n气管中筒的底部内壁向内凸有第二内台阶；气管内筒的顶部外壁向外凸有第二外台阶，当气管内筒相对气管中筒向下移动时，第二内台阶与第二外台阶相互抵靠。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体硅材料生长炉的石墨伸缩气管，其特征在于，包括顶盖、气管外筒、气管中筒、气管内筒、底托；所述气管内筒收容于气管中筒内，气管中筒收容于气管外筒中，顶盖与气管外筒的上端固定，底托与气管内筒的底端固定；
气管外筒的底部内壁向内凸有第一内台阶；气管中筒的顶部外壁向外凸有第一外台阶，当气管中筒相对气管外筒向下移动时，第一内台阶与第一外台阶相互抵靠；
气管中筒的底部内壁向内凸有第二内台阶；气管内筒的顶部外壁向外凸有第二外台阶，当气管内筒相对气管中筒向下移动时，第二内台阶与第二外台阶相互抵靠。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，张熠，郑锴，秦英谡，穆童，
申请(专利权)人：南京晶升能源设备有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32