专利名称：一种硅单晶生长的热场的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体材料制备技术领域，涉及一种硅单晶生长的热场。
背景技术：
硅单晶是制造集成电路和太阳能电池的主要原料，硅单晶的制备(生长) 是将块状多晶原材料放入真空工作室中的坩埚内，通过加热器加热将多晶原 材料熔化，然后，通过籽晶引导，生长成理想的硅单晶，同时从真空工作室 上部充入工艺气体，并由工作室底部抽出排放，满足生长工艺要求。但硅单 晶生长过程中产生的大量挥发物，沾附于系统关键零件加热器、坩埚和内保 温筒上，并对真空工作室造成污染，严重影响了工作室中各部件的使用寿命， 同时影响到硅单晶的品质。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅单晶生长的热场，能将硅单晶生长过程中产 生的大量挥发物直接排出真空工作室，减小了对加热器、坩埚和内保温筒的 污染，提高各工作部件的使用寿命，并有利于生长出高品质的硅单晶。
本发明所采用的技术方案是， 一种硅单晶生长的热场，包括工作室，工 作室侧壁下部设置有通孔，工作室的顶部设置有进气口，该进气口与外部的 气体输送装置相通，工作室内的底部设置有保温底板，工作室内、保温底板 的上表面固接有圆筒形的外保温筒，外保温筒侧壁的下部设置有通孔，夕卜.保 温筒内、保温底板的上表面还设置有圆筒形的内保温筒，内保温筒的侧壁与外保温筒的侧壁之间留有间隙，外保温筒侧壁下部的通孔内设置有抽气口， 抽气口的一端与间隙相通，抽气口的另一端从工作室侧壁下部的通孔中伸出 并与外部的抽气装置相通，工作室的底部竖直设置有电极，电极的上端穿过 保温底板伸入内保温筒内并与圆筒形的加热器固定连接，电极的下端伸出工 作室的底部并与电源相连接，工作室的底部还竖直设置有坩埚杆，坩埚杆的 下端伸出工作室的底部，坩埚杆的上端伸入加热器内并与坩埚固接，坩埚位 于加热器内，外保温筒的顶面设置有保温板，保温板上开有通孔，保温板与 内保温筒顶面之间设置有空隙，空隙、间隙和抽气口相通，保温板上固接.有 中空的倒圆台形的导流筒，导流筒的下端通过保温板上的通孔伸入坩埚内。
本发明热场用于硅单晶和锗单晶的生长装置，采用双层保温筒和导流筒 结构，控制工艺气体绕过加热器流动，避免了工艺气体中携带的大量挥发物 沉积于加热器、坩埚和内保温筒上，延长了工作室中各部件的使用寿命，同 时为生长出高品质的硅单晶提供了条件。
图1是本发明热场的结构示意图。 .
图中，l.保温底板，2.抽气口， 3.内保温筒，4.外保温筒，5.间隙，6.导 流筒，7.空隙，8.保温板，9.工作室，IO.坩埚，ll.加热器，12.电极，13.硅单 晶棒，14.多晶硅熔融液，15.坩埚杆，A.工艺气体。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明热场的结构，如图1所示。包括中空的工作室9，工作室9的侧 壁下部对称设置有两个通孔，工作室9的顶部设置有进气口，该进气口与,卜 部的气体输送装置相通，工作室9内设置有保温底板1，保温底板1固接于工作室9的底部。工作室9内、保温底板1的上表面固接有圆筒形的外保温 筒4，外保温筒4侧壁的下部对称设置有两个通孔，该两个通孔与工作室9 侧壁下部的两通孔相通，外保温筒4内、保温底板1的上表面还设置有圆筒 形的内保温筒3，内保温筒3顶面的位置低于外保温筒4顶面的位置，内保 温筒3的侧壁与外保温筒4的侧壁之间留有间隙5。外保温筒4侧壁下部的 两个通孔内分别设置有抽气口2，抽气口2的一端与间隙5相通，另一端从 工作室9侧壁下部的通孔中伸出并与外部抽气装置相通。工作室9的底部竖 直设置有两根电极12，电极12的下端伸出工作室9的底部并与电源相连接， 电极12的上端穿过保温底板1伸入内保温筒3内。工作室9的底部还竖直 设置有坩埚杆15，坩埚杆15的下端伸出工作室9的底部，坩埚杆15的上端 伸入内保温筒3内并固接有坩埚10，内保温筒3的侧壁与坩埚10之间设置 有圆筒形的加热器11，加热器11的下端与电极12固定连接。外保温筒4的 顶面设置有保温板8，保温板8上开有通孔，保温板8与内保温筒3顶面之 间设置有空隙7，空隙7、间隙5和抽气口2相通。保温板8上竖直固接有 中空的倒圆台形的导流筒6，导流筒6的上端面与保温板8的上表面平齐， 导流筒6的下端通过保温板8上的通孔伸入坩埚10内。 本发明热场的工作过程-
将块状多晶硅原材料放入坩埚10内，接通电源，电流通过电极12输入 加热器ll，加热器ll通电后，开始发热，散发出热量，对坩埚IO内的多晶 硅原材料进行加热，并使其熔化，形成多晶硅熔融液M，然后，通过籽晶引 导生长出硅单晶棒13。在硅单晶棒13的生长过程中，同时开启气体输送装 置和抽气装置，该气体输送装置将工艺气体A通过工作室9顶部的通孔送入 工作室9内，进入工作室9的工艺气体A，通过导流筒6进入坩埚10，在遇到坩埚10内多晶硅熔融液14的液面后向上折返流动，并自导流筒6与坩埚 10壁之间的缝隙向上进入空隙7，再通过空隙7流入间隙5内，之后，流入 间隙5的工艺气体A沿间隙5向下流动，通过抽气口 2流出热场。
本发明热场，工艺气体A进入坩埚IO后折返，经相通的空隙7、间隙5 和抽气口2流出热场，在此过程中，工艺气体A将熔化后的多晶硅原料在升 华生成单晶硅时产生的挥发物带出热场，同时，工艺气体A还在坩埚10吸 收了热量，在通过外保温筒4和内保温筒3侧壁之间的间隙5上时，又将吸 收的热量释放出来，使内保温筒3保持高温，对高温的工艺气体A进行二次 利用，达到了节能降耗的目的。
本发明热场通过装置结构的特点来控制工艺气体A的流向，极大的减小 了工艺气体A对加热器ll、坩埚10和内保温筒3造成的冲刷，避免了挥发 物在加热器ll、坩埚10和内保温筒3上的沉积，提高了工作室9内各工作 部件的使用寿命，同时，对高温气体进行二次利用，实现了节能降耗。
本发明热场结构简单合理、节能效果明显，广泛适用于半导体硅单晶和 锗单晶的生长。
权利要求
1.一种硅单晶生长的热场，其特征在于，包括工作室(9)，工作室(9)侧壁下部设置有通孔，工作室(9)的顶部设置有进气口，该进气口与外部的气体输送装置相通，工作室(9)内的底部设置有保温底板(1)，工作室(9)内、保温底板(1)的上表面固接有圆筒形的外保温筒(4)，外保温筒(4)侧壁的下部设置有通孔，外保温筒(4)内、保温底板(1)的上表面还设置有圆筒形的内保温筒(3)，内保温筒(3)的侧壁与外保温筒(4)的侧壁之间留有间隙(5)，外保温筒(4)侧壁下部的通孔内设置有抽气口(2)，抽气口(2)的一端与间隙(5)相通，抽气口(2)的另一端从工作室(9)侧壁下部的通孔中伸出并与外部的抽气装置相通，工作室(9)的底部竖直设置有电极(12)，电极(12)的上端穿过保温底板(1)伸入内保温筒(3)内并与圆筒形的加热器(11)固定连接，电极(12)的下端伸出工作室(9)的底部并与电源相连接，工作室(9)的底部还竖直设置有坩埚杆(15)，坩埚杆(15)的下端伸出工作室(9)的底部，坩埚杆(15)的上端伸入加热器(11)内并与坩埚(10)固接，坩埚(10)位于加热器(11)内，外保温筒(4)的顶面设置有保温板(8)，保温板(8)上开有通孔，保温板(8)与内保温筒(3)顶面之间设置有空隙(7)，空隙(7)、间隙(5)和抽气口(2)相通，保温板(8)上固接有中空的倒圆台形的导流筒(6)，导流筒(6)的下端通过保温板(8)上的通孔伸入坩埚(10)内。
全文摘要
本发明公开了一种硅单晶生长的热场，包括侧壁下部有通孔、顶部有进气口的工作室，工作室底部固接有保温底板，保温底板的上表面由内向外依次固接有内保温筒和侧壁下部设置有通孔的外保温筒，内保温筒与外保温筒之间有间隙，外保温筒侧壁下部的通孔内设置有一端与间隙相通、另一端从工作室侧壁伸出并与抽气装置相通的抽气口，内保温筒内设置有与工作室底部设置的电极固接的加热器，加热器内设置有与坩埚杆固接的坩埚，外保温筒顶面设置有开有通孔的保温板，保温板与内保温筒顶面之间有与间隙和抽气口相通的空隙，保温板上固接有下端伸入坩埚内的导流筒。本发明热场提高了各部件的使用寿命，并对高温气体进行二次利用，实现了节能降耗。
文档编号C30B29/06GK101525765SQ20091002209
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者井锦英, 冯金生, 李留臣 申请人:江苏华盛天龙机械股份有限公司