專利名稱：一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐 形底托
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體硅單晶體大約85%用切克勞斯基(Czochralski)法制造。在這 種方法中，多晶硅被裝進石英堝內(nèi)，加熱熔化，然后，將熔硅略做降溫， 給予一定的過冷度，把一支特定晶向的硅單晶體(稱做籽晶)與熔體硅接 觸，通過調(diào)整熔體的溫度和籽晶向上提升速度，使籽晶體長大至近目標(biāo)直 徑時，提高提升速度，使單晶體近恒直徑生長。在生長過程的尾期，此時 堝內(nèi)的硅熔體尚未完全消失，通過增加晶體的提升速度和調(diào)整向堝的供熱 量將晶體直徑漸漸減小而形成一個尾形錐體，當(dāng)錐體的尖足夠小時，晶體 就會與熔體脫離，從而完成晶體的生長過程。
直拉硅單晶在制造時大致分為這么幾個階段裝多晶料、抽空、多晶 硅熔化、頸及肩的生長、等直徑生長、尾部晶體的生長、晶體冷卻，其中 大部分過程是吸熱過程。 一般一個堝只拉一支晶棒。如果第一支晶體拉完 后，保持爐內(nèi)的溫度，將單晶棒上升并冷卻后取出，再加入多晶硅，熔化 這些硅后，再拉第二支單晶棒，同理，這個過程可以重復(fù)多次，這就是所 謂的"用再加料"方法， 一個堝可以拉幾支晶棒。
在再加料裝置中，已有的底托是用于支撐多晶硅的重量，同時起開關(guān) 的作用。但是，原來的錐形底托較重，有必要對其改進。 發(fā)明目的
本實用新型的目的是提供一種再加料用的底托，它不僅支撐多晶硅的 重量，并且控制多晶料下滑，改進后的底托更加輕便、實用。
為達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案這種用于切克
勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托，它為空心。
它呈等邊三角形形狀時，其錐頂?shù)膴A角6在10-170度之間。 本實用新型的優(yōu)點是錐型底托更加輕便、實用。


圖l:是切克勞斯基(直拉)法制造硅單晶的裝置剖面圖。圖2:是已有的再加料機構(gòu)的示意圖。
圖3a:是本實用新型一種錐形底托的結(jié)構(gòu)示意圖(等邊三角形空心)。 圖3b:是本實用新型另一種錐形底托的結(jié)構(gòu)示意圖(球型空心)。
具體實施方式

圖1是切克勞斯基(直拉)法制造的硅單晶的裝置剖面圖。如圖1所 示，1為籽晶(一種特定晶向的硅單晶體)、硅熔體13、石英堝16、硅單
晶棒3、晶體生長室5、保溫材料8、發(fā)熱體7、出氣口9，加熱體14。
操作的順序是這樣的先將石英堝放入石墨堝支持器內(nèi)，把多晶硅材
料放入石英堝內(nèi)，裝上特定晶向的籽晶，合上爐室，并抽真空，然后加熱 使硅熔化，等硅完全熔化后，逐步降至熔硅的溫度至硅的烙點附近。讓石 英堝和籽晶反向旋轉(zhuǎn)，將硅籽晶慢慢下降，并與熔硅接觸，然后以一定的 速度向上提升籽晶，此過程的目的主要是消除籽晶中因熱沖擊形成的位錯 缺陷。待籽晶提升到一定長度時，將提升速度減慢，同時略降低熔體的溫
度，使籽晶直徑加大，當(dāng)籽晶直徑增大到比目標(biāo)直徑約低IO毫米左右時，
增加提升速度，使晶體近乎等直徑生長。在石英堝內(nèi)存儲硅料不多時，再 提高提升速度，同時適當(dāng)增加加熱的功率，使晶體直徑變化至一個倒錐形， 當(dāng)錐尖足夠小時，它會脫離硅熔體，這時晶體的生長過程結(jié)束。等晶體冷 卻到近乎室溫時，可將晶體取下。
圖2是已有再加料機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。本裝置包括支臂21、中桿23 、外筒22，中桿位于外筒22的中部，錐形底托25接在中桿的下端，硅料 24位于外筒22和中桿23之間的環(huán)形內(nèi)，本裝置中，環(huán)形的外筒的底邊呈 錐形，正好與錐形底托的角度相同，外筒正好能壓在底托的面上。
圖3a中，錐形底托使用空心的，呈等邊三角形形狀時，其錐頂?shù)膴A 角e在10-170度之間，以45度為最佳；呈三角型空心時，其余留的厚度 T在1/5D-2/3D之間，其中D為錐底的直徑，以1/2D為最佳；圖3b中， 它是球型空心時，其半徑R在2 — 3 0毫米之間，以5毫米為最佳。
工作的原理是硅料2 4裝在由外筒22和錐形底托25組成的空腔內(nèi)， 并由與錐相聯(lián)的中桿提供向上的力懸掛。支臂21位于爐上方支架上，支 壁可以是一個圓形的法蘭。本機構(gòu)的其它部件開始時均處在最高位置，當(dāng) 中桿聯(lián)同這些部件一起下降時，外筒22的外法蘭邊會碰到支臂21而使外 筒22向下的運動停止，使外筒22的底面與錐形底托上面產(chǎn)生縫隙，當(dāng)縫隙足夠大時，硅料就從縫中間滑落下來，從而完成了加料的操作。 這里的硅料可以是任何形狀的硅料，包括塊、片、粒、粉等。 錐形底托的材質(zhì)以不銹鋼、石墨、碳纖維、三氧化二鋁(剛玉)、碳
鋼、普通玻璃、石英玻璃、金屬硅鋁合金、硅銅合金、硅鐵合金制造，以
不銹鋼做為材質(zhì)為最佳。
權(quán)利要求1、一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托，其特征在于底托為空心。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形底托，其特征在于它呈等邊三角形形狀，其錐頂?shù)膴A角e在10-170度之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的錐形底托，其特征在于其錐頂?shù)膴A角e 為45度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的錐形底托，其特征在于它是等邊三 角型空心時，其余留的厚度Tl/5D-2/3D之間,其中D為錐底的直徑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的錐形底托，其特征在于其余留的厚度為1/2D。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的錐形底托，其特征在于它是球型空心時， 其半徑R在2 — 3 0毫米之間。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的錐形底托，其特征在于它是球型空心時， 其半徑R為5毫米。
專利摘要一種用于切克勞斯基法制造硅單晶再裝料用的錐形底托，該底托為空心。它呈等邊三角形形狀時，其錐頂?shù)膴A角θ在10-170度之間。使用再加料的方法，使得一個石英堝產(chǎn)出更多的單晶硅。使用本實用型提供的錐型底托更加輕便、實用。
文檔編號C30B15/00GK201224779SQ20082010945
公開日2009年4月22日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者吳志強, 周旗鋼, 艦 姜, 宇 高 申請人:北京有色金屬研究總院;有研半導(dǎo)體材料股份有限公司