专利名称：感应加热线圈和熔化由半导体材料构成的颗粒的方法
技术领域：
本发明涉及感应加热线圈和在具有出口管道的板上熔化由半导体
材料构成的颗粒的方法。按照DE 102 04 178 Al，为了能够以颗粒作 为原料生产半导体材料单晶体，需要这种类型的感应加热线圈。
背景技术：
图4表示了在生产单晶体过程的装置中的一种公知的感应加热线 圈。在感应加热线圈的帮助下熔化的颗粒流过板中心的开口，形成变 为熔化物的半导体材料的漏斗形薄膜。熔化物形成熔化池，通过牵拉 线圈的控制，在单晶体上结晶同时其体积增加。对于晶体生长过程中 没有任何干扰，尤其是对于薄膜和邻接的熔化物保持液态是重要的。 为了避免薄膜和熔化物不受控制地凝固，提供了辐射加热系统。但是， 由于碰撞在薄膜上的大部分辐射被反射而导致无效，这样的辐射加热 系统是复杂的而且不是很有效。此外，由于辐射的各自的入射角度显 著的不同，薄膜和熔化物不能被均匀的加热。
发明内容
本发明的目的是更简单和更有效地使薄膜和邻接的熔化物获得均 匀的加热。
本发明涉及一种用于在具有出口管道的板上熔化由半导体材料构 成的颗粒的感应加热线圈，所述加热线圈包括具有导流槽的线圈体， 该线圈体具有上、下侧面并且在线圈体的位于中心外侧的区域中具有 颗粒通道开口 ；和在线圈体的下侧中心突出的载流区部 (current-carrying segments)，所述载流区部通过下端的网状物导电连 接。
本发明还涉及一种在具有出口管道的板上通过感应加热线圈熔化由半导体材料构成的颗粒的方法，包括形成被熔化的半导体材料的 薄膜，所述薄膜使出口管道湿润；和形成被薄膜围绕的具有自由表面 的半导体材料的熔化物，其中，借助于在感应加热线圈的下侧中心突 出的并通过下端的网状物导电连接的载流区部，薄膜和熔化物在自由 表面的区域中被加热。
按照本发明，用于熔化颗粒的感应加热线圈也用于感应加热薄膜 和熔化物的邻接上部区域并使它们保持液态。这样就实现了确保连续 和可控的熔化物从板流向单晶体的目的。为这一目的，线圈体具有从 线圈体的下侧的中心突出的载流区部，该载流区部伸入由朝向所述侧 的半导体材料薄膜和在底部处的熔化物限定的通路。这些区部优选配 置为使得薄膜和熔化物的感应加热在被薄膜包围的熔化物的自由表面 区域特别有效。特别优选的，区部的形状是在此基础上通路的体积几 乎完全被这些区部充满。因此，区部形成为例如两个区部，两个区部 构成截锥形状，并且通过他们下端的网状物互相导电连接。
通过下列附图详细说明了本发明的这些特征和进一步的特征。图 1是按照本发明的感应加热线圈的一个优选实施例在一个装置中的工
作过程中的纵向截面视图。图2和图3表示了感应加热线圈的平面视 图和截面视图。图4是对应于图1并表示了现有技术的视图。相同类 型的特征由相同的参考数字标识。
具体实施例方式
感应加热线圈通过这样的方式形成，射频电流基本上流过线圈体 1和区部2 (图2和3)。这些区部通过它们下端的薄的网状物3彼此 导电连接。线圈体具有径向导流槽4，径向导流槽4抑制电流在蜿蜒 路径上流过线圈体。路径从线圈体1的边缘处的线圈连接件5通到在 线圈中心的区部2，通过这些区部并通过线圈体再次回到线圈连接件。 通过这种方式保证了板表面的所有区域被电磁场均匀地覆盖，电磁场 在这些区域感应的电流将颗粒熔化并保持熔化状态。线圈体1在外部区域中具有至少一个通道开口 6，用于把由半导
体材料构成的颗粒输送到旋转板上。通道开口优选由一个导流槽4形 成，该导流槽4为此目的在一部分上被加宽。
感应加热线圈此外还配备有包括线圈体1内的冷却通路7的冷却 系统，冷却剂(例如水)在其中流动。也为了区部2获得加强的冷却， 冷却通路通向这些区部并且通过管桥8互相连接。管桥到达线圈体1 上侧的中心以及区部2，通过例如焊料焊接或直接焊接连接其上。管 桥8是单缠绕或多缠绕的以便具有足够高的感应。射频电流因此基本 上流经连接这些区部2的网状物3，而不流经管桥8。借助于电流流动， 在阿状物的区域内场线强度特别高，并且，在生产单晶体的过程中与 网状物正相对的熔化物的感应加热特别有效。优选的，在熔化物和网 状物处存在相同的电势，特别优选的是接地电势。
图1表示了在生产单晶体10过程中感应加热线圈和板9的优选相 关装置。区部2形成一截锥体并几乎到达网状物3区域中的熔化物。 从板9的出口管道11流出的熔化的半导体材料的薄膜12包围一通路， 该通路的体积几乎完全被载流区部2充满。优选的，这些区部的外表 面的倾斜角度和出口管道的内表面的倾斜角度是相同的。熔化的半导 体材料从板到熔化物的连续流动可以通过下述方式被额外地改善，艮口， 使截锥体在管道内被定位得稍微不对称并因此使一侧被更好地加热。 结果，当仍需要小的熔化物流时，在生成过程的开始形成限定的封闭 熔化物路径。
优选的，板9由与颗粒13相同的半导体材料构成，并优选以类似 于DE 102 04 178 Al中描述的容器的方式实现，其内容特别在此包含。 不过，也可以实现为带有中心出口管道的简单厚板，特别是如果其用 于熔化颗粒以生成具有相对小的尺寸的单晶体。参考数字"表示了漏 斗，颗粒13被传送到所述漏斗中。
本发明优选的用于生产由硅构成的单晶体。从单晶体切割的半导 体晶片适于生产例如太阳能电池或电子元件，例如功率晶体管和半导 体闸流管。
应用例使用根据图1中的装置的根据本发明的感应加热线圈，生产由硅 构成的单晶体不需要对管道和毗邻的熔化物提供辐射加热系统。由于 硅结晶在薄膜里或熔化物的邻接区域里，受拉的单晶体是自由位错
(free of dislocation)的和无损失生产的。
权利要求
1、一种用于在具有出口管道的板上熔化由半导体材料构成的颗粒的感应加热线圈，所述加热线圈包括具有导流槽的线圈体，该线圈体具有上、下侧面并且在线圈体的位于中心外侧的区域中具有颗粒通道开口；和在线圈体的下侧中心突出的载流区部，所述载流区部通过下端的网状物导电连接。
2、 如权利要求1所述的感应加热线圈，其中，导流槽中的至少 一个被加宽以便形成通道开口。
3、 如权利要求1或2所述的感应加热线圈，其中，所述区部形 成截锥形状。
4、 如权利要求1至3之一所述的感应加热线圈，其中，所述载 流区部的外表面的倾斜角度与出口管道的内表面的倾斜角度相同。
5、 如权利要求1至4之一所述的感应加热线圈，其特征在于，用于冷却所述线圈体和所述区部的冷却系统。
6、 如权利要求5所述的感应加热线圈，其中，所述冷却系统包 括缠绕的管桥，冷却剂通过该管桥流动，并且管桥与载流区部在线圈 体上侧的中心处接触。
7、 一种在具有出口管道的板上通过感应加热线圈熔化由半导体 材料构成的颗粒的方法，包括形成被熔化的半导体材料的薄膜，所 述薄膜使出口管道湿润；和形成被薄膜围绕的具有自由表面的半导体 材料的熔化物，其中，借助于在感应加热线圈的下侧中心突出的并通 过下端的网状物导电连接的载流区部，薄膜和熔化物在自由表面的区 域中被加热。
8、 如权利要求7所述的方法，其中，由硅构成的颗粒在由硅构 成的板上熔化。
9、 如权利要求6或7所述的方法，其中，网状物和熔化物被置 以相同的电势。
全文摘要
本发明涉及感应加热线圈和在不具有出口管道的板上熔化由半导体材料组成的颗粒的方法。加热线圈包括一线圈体，该线圈体具有导流槽，还具有上下侧面，在线圈体区域内位于中心外侧具有颗粒通道开口，和载流区部，所述载流区部在线圈体的下侧中心突出，并通过网状物在下端导电的连接。
文档编号C30B13/20GK101532171SQ200910002240
公开日2009年9月16日 申请日期2009年1月13日 优先权日2008年3月10日
发明者H·里曼, J·菲舍尔, L·阿尔特曼绍弗尔, W·v·阿蒙 申请人:硅电子股份公司