[实用新型]封闭式热系统用液相掺杂装置

说明书

技术领域

本实用新型属于直拉法硅单晶生产技术领域，主要涉及一种封闭式热系统用掺杂装置。

背景技术

直拉法生产易挥发掺杂元素硅单晶所用的掺杂方法主要有共熔法和投入法。共熔法是将掺杂物质与多晶硅一起放在石英坩埚内熔化。投入法是将多晶硅在石英坩埚内完全熔化后，将掺杂物质通过一定的掺杂工具投入到石英坩埚内熔化，实现掺杂的目的。

传统生产易熔化元素掺杂硅单晶所使用的方法主要采用投入法进行掺杂。即硅料完全熔化之后，通过炉盖侧边开的一个小孔将掺杂元素投入到石英坩埚内，以达到掺杂的目的。但是，对于封闭式热系统来说，硅料熔化后，石英坩埚上部大部分空间被热屏封闭起来，很难通过炉盖侧方的孔将掺杂元素掺入石英坩埚内，即使适当改造掺杂工具形状或结构勉强从上部进行投入，掺杂元素颗粒撞击热屏很容易造成碳污染并使硅熔体溅起，破坏或污染热屏，影响后期晶体生长。

实用新型内容

鉴于传统掺杂方法所存在的实际问题，本实用新型设计并公开了一种封闭式热系统用液相掺杂装置，用于单晶硅生产过程中解决通过炉盖侧方的孔很难将掺杂元素投入到石英坩埚的难题，以及掺杂元素颗粒撞击热屏造成碳污染并使硅熔体溅起破坏或污染热屏的问题。

为了实现上述发明目的，本实用新型所采取的具体技术方案是：封闭式热系统用液相掺杂装置采用一体式结构设计，选用高纯石英材料焊接制做，其主要由上部挂件、中部空腔、石英罩构成；其中，中部空腔用于盛装掺杂元素，中部空腔上端的上部挂件与炉子上轴连接，可上下升降，使掺杂装置接近熔体；中部空腔内设置有一个倒立状的细管通道，通过细管通道将掺杂元素装入中部空腔内；中部空腔的下端设置有带均匀刻槽的锥形面，使熔化后的掺杂元素通过锥形面上的均匀刻槽流入石英坩埚内；中部空腔的底部设置有石英罩，用于避免掺杂元素流入熔硅液面时熔硅溅起破坏或污染热屏。所述的封闭式热系统用液相掺杂装置，其中中部空腔下端锥形面的倾斜角角度为30℃；所述的封闭式热系统用液相掺杂装置，其中锥形面上均匀刻槽宽度为0.8~1mm；所述的封闭式热系统用液相掺杂装置，其中细管通道与下端锥形面上与均匀刻槽相近处开有狭窄缝隙，狭窄缝隙的宽度小于掺杂元素颗粒的直径，可使掺杂元素熔化后完全流入石英坩埚内；所述的封闭式热系统用液相掺杂装置，其中石英罩外径尺寸小于石英坩埚上热屏下口的内径尺寸，便于石英罩下落 。

本实用新型所述的封闭式热系统用液相掺杂装置，有效地解决了现有技术中硅料熔化后因石英坩埚上部大部分空间被遮挡，掺杂元素难以投入的问题以及掺杂元素颗粒投入时撞击热屏造成碳污染及破坏热屏的难题。掺杂装置安装操作方便，安全性能好，明显地提高了掺杂效率，确保了产品质量。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实新型中部空腔底部锥形面示意图。

图中，1、上部挂件，2、中部空腔，3、细管通道，4、掺杂元素，5、狭窄缝隙，6、均匀刻槽，7、锥形面，8、石英罩。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的实施方式如下：

如图1、图2所示，本实用新型所述的封闭式热系统用液相掺杂装置为一体式结构设计，选用高纯石英管和石英棒焊接制做，主要由上部挂件1、中部空腔2、石英罩8构成；其中中部空腔2上端的上部挂件1与熔硅炉的上轴连接，中部空腔2内设置有一个倒立状的细管通道3，中部空腔2的下端设置有带均匀刻槽6的锥形面7，底部设有一个石英罩8，锥形面7的倾斜角角度为30℃，均匀刻槽6的宽度为0.8~1mm，在细管通道3与下端锥形面7上与均匀刻槽6相近处开有狭窄缝隙5，其宽度小于掺杂元素4颗粒的直径。中部空腔2底部的石英罩8的外径尺寸小于热屏下口的内径尺寸，便于石英罩8下落。

使用时，先将掺杂装置倒立放置，将掺杂元素4沿着中部空腔2倒立状的细管通道3装入中部空腔2内，然后将掺杂装置翻转，使掺杂元素4留在中部空腔2内，上部挂件1与炉体上轴固定连接，待硅熔体全部熔化后，下降上轴，使掺杂装置底部接近硅熔体表面，利用硅熔体的辐射热量将掺杂装置内的掺杂元素4熔化，熔化后的掺杂元素4通过中部空腔2下端锥形面7上的均匀刻槽6和中部空腔2内倒立状的细管通道3上的狭窄缝隙5流入硅熔体内，以达到掺杂的目的，同时底部石英罩8可以有效的起到保护热屏的作用，并减少掺杂过程中掺杂元素的挥发，提高掺杂效率。