[实用新型]一种直拉单晶硅的掺杂装置

说明书

技术领域

本实用新型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装置，能够实现直拉单晶硅准确快速掺杂。

背景技术

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℃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。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种直拉单晶硅的掺杂装置能够实现直拉单晶硅生长的准确快速掺杂。

本实用新型提供一种直拉单晶硅的掺杂装置及使用方法，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(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)。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(2-1)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，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)穿过容器上盖的第四通孔(3-4)与滑动装置(1)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(1)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)采用高纯金属钼绳或钼杆、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：