专利名称：一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种掺杂装置，尤其是涉及一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置。
背景技术：
单晶硅，又称硅单晶，是一种半导体材料。单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并用直拉法生长无错位单晶硅的设备。采用单晶炉生产单晶硅过程中，为拉制一定型号和电阻率的硅单晶，便要选用适当的掺杂剂。五族元素常用作单晶硅的N型掺杂剂，主要有磷、砷、锑。三族元素常用作单晶硅的P型掺杂剂，主要有硼、铝、镓。一般来说，拉制低电阻率单晶(电阻率小于10_2Ω · cm)，一般选用纯元素掺杂剂。拉制较高电阻率的单晶(电阻率大于KT1Q · cm)，一般选用母合金做掺杂剂。所谓 “母合金”就是杂质元素与硅的合金。常用的母合金有硅磷和硅硼两种，采用母合金做掺杂剂是为了使掺杂量更容易控制、更准确。现如今，所使用的单晶炉主要包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、 籽晶旋转及提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲氩气系统及水冷系统，且现有的单晶炉大多均未设置用于添加掺杂剂的掺杂装置。目前，采用单晶炉生产单晶硅时，通常均是在装炉过程中添加掺杂剂，具体是在装入石英坩埚之后且向石英坩埚内装入硅料之前，将掺杂剂装入石英坩埚内。实际加入掺杂剂时，通常均是人工手戴无尘纯净手套将需添加的掺杂剂手动加入石英坩埚内，因而添加效率较低，且花费时间较长，影响单晶硅的生产效率。同时实际添加过程中，对添加掺杂剂的技术人员要求较高，需将所有的掺杂剂全部一次性加入石英坩埚内，否则会出现需添加掺杂剂部分掉在石英坩埚外侧的情形，并相应会对单晶电阻率的准确性造成一定影响。综上，现有的单晶炉存在掺杂剂加入不便、花费时间长、影响单晶硅生产效率、易出现因掺杂剂加入量不足而导致单晶电阻率准确性受影响等多种缺陷和不足。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其结构简单、设计合理、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速且高质量地完成掺杂剂的自动加入过程。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于包括用于盛装需添加掺杂剂的装料器、将所述装料器固定在籽晶夹头上的固定件和通过撞击重锤带动所述装料器晃动并使得需添加掺杂剂自动加入石英坩埚内的撞击装置，所述籽晶夹头固定在重锤正下方，所述重锤通过拉绳悬吊在位于单晶炉副炉室上方的提拉机构上，所述固定件固定安装在籽晶夹头上且所述装料器固定安装在所述固定件上，所述撞击装置位于重锤外侧。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述撞击装置为布设在翻板箱内的翻板阀，所述翻板箱布设在单晶炉副炉室与单晶炉主炉室之间，所述单晶炉主炉室
3位于单晶炉副炉室正下方。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述装料器为缠绕固定在籽晶夹头上的金属套圈。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述金属套圈为由一根金属丝弯曲而成的圆形套圈。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述固定件为由一根金属丝弯曲形成且呈水平向布设的金属叉。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述金属叉与所述圆形套圈固定连接为一体。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述金属叉与所述圆形套圈由同一根金属丝弯曲而成。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述金属套圈套装在籽晶夹头上部，且金属套圈呈水平向布设。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述籽晶夹头上部对应设置有用于挂装金属套圈的圆形槽。上述一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征是所述金属叉与所述圆形套圈由同一根钼丝弯曲而成。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、结构简单、设计合理且投入成本低。2、加工制作方便，采用一根钼丝且经弯曲后便可形成金属叉和金属套圈。3、安装布设方便，实际安装时，只需将弯曲形成且带有金属叉的金属套圈水平套装在籽晶夹头上部即可。4、使用操作简便，实际使用时，只需先将需添加掺杂剂(具体为钼合金)放置在已安装到位的金属叉上；需加入掺杂剂时，只需通过控制提拉装置将重锤连同籽晶夹头一道下放，且当重锤下降至单晶炉副炉室与主炉室之间的翻板箱处，之后控制翻板箱内的翻板阀动作并相应对重锤进行撞击，而重锤受到撞击后相应带动金属叉产生晃动，从而将需添加掺杂剂加入石英坩埚内。5、使用效果好且实用价值高，能简便、快速且高质量地完成掺杂剂的自动加入过程，并有效解决现有单晶炉存在的掺杂剂加入不便、花费时间长、影响单晶硅生产效率、易出现因掺杂剂加入量不足而导致单晶电阻率准确性受影响等多种缺陷和不足。综上所述，本实用新型结构简单、设计合理、加工制作及安装布设方便且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速且高质量地完成掺杂剂的自动加入过程，并有效解决现有单晶炉存在的掺杂剂加入不便、花费时间长、影响单晶硅生产效率、易出现因掺杂剂加入量不足而导致单晶电阻率准确性受影响等多种缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的使用状态参考图。图2为本实用新型金属叉与圆形套圈的安装位置示意图。[0025]附图标记说明1-需添加掺杂剂；
2-籽晶夹头； 5-石英坩埚； 8-1-金属套圈；
3-单晶炉副炉室； 6-翻板箱； 8-2-金属叉； 11-籽晶；4-重锤；7-翻板阀；9-拉绳；
10-单晶炉主炉室；12-石墨坩埚。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括用于盛装需添加掺杂剂1的装料器、将所述装料器固定在籽晶夹头2上的固定件和通过撞击重锤4带动所述装料器晃动并使得需添加掺杂剂1自动加入石英坩埚5内的撞击装置，所述籽晶夹头2固定在重锤4正下方，所述重锤4 通过拉绳9悬吊在位于单晶炉副炉室3上方的提拉机构上，所述固定件固定安装在籽晶夹头2上且所述装料器固定安装在所述固定件上，所述撞击装置位于重锤4外侧。本实施例中，所述撞击装置为布设在翻板箱6内的翻板阀7，所述翻板箱6布设在单晶炉副炉室3与单晶炉主炉室10之间，所述单晶炉主炉室10位于单晶炉副炉室3正下方。因而实际使用过程中，本实用新型采用单晶炉自带的翻板阀7作为对重锤4进行撞击的撞击装置。实际安装制作时，所述装料器为缠绕固定在籽晶夹头2上的金属套圈8-1，且所述金属套圈8-1为由一根金属丝弯曲而成的圆形套圈。所述固定件为由一根金属丝弯曲形成且呈水平向布设的金属叉8-2，且所述金属叉与所述圆形套圈固定连接为一体。实际使用时，所述籽晶夹头2为对籽晶11进行夹持的夹头，所述石英坩埚5外侧套装有一个石墨坩埚12。本实施例中，所述金属叉与所述圆形套圈由同一根金属丝弯曲而成，且所述金属叉与所述圆形套圈由同一根钼丝弯曲而成，以满足耐热需求。另外，实际布设安装时，所述金属套圈8-1套装在籽晶夹头2上部，且金属套圈8-1 呈水平向布设。所述籽晶夹头2上部对应设置有用于挂装金属套圈8-1的圆形槽。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于包括用于盛装需添加掺杂剂(1) 的装料器、将所述装料器固定在籽晶夹头( 上的固定件和通过撞击重锤(4)带动所述装料器晃动并使得需添加掺杂剂(1)自动加入石英坩埚( 内的撞击装置，所述籽晶夹头(2) 固定在重锤(4)正下方，所述重锤(4)通过拉绳(9)悬吊在位于单晶炉副炉室(3)上方的提拉机构上，所述固定件固定安装在籽晶夹头( 上且所述装料器固定安装在所述固定件上，所述撞击装置位于重锤(4)外侧。
2.按照权利要求1所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述撞击装置为布设在翻板箱(6)内的翻板阀(7)，所述翻板箱(6)布设在单晶炉副炉室(3)与单晶炉主炉室(10)之间，所述单晶炉主炉室(10)位于单晶炉副炉室(3)正下方。
3.按照权利要求1或2所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述装料器为缠绕固定在籽晶夹头( 上的金属套圈(8-1)。
4.按照权利要求3所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述金属套圈(8-1)为由一根金属丝弯曲而成的圆形套圈。
5.按照权利要求4所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述固定件为由一根金属丝弯曲形成且呈水平向布设的金属叉(8-2)。
6.按照权利要求5所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述金属叉与所述圆形套圈固定连接为一体。
7.按照权利要求6所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述金属叉与所述圆形套圈由同一根金属丝弯曲而成。
8.按照权利要求7所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述金属叉与所述圆形套圈由同一根钼丝弯曲而成。
9.按照权利要求3所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述金属套圈(8-1)套装在籽晶夹头( 上部，且金属套圈(8-1)呈水平向布设。
10.按照权利要求9所述的一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，其特征在于所述籽晶夹头(2)上部对应设置有用于挂装金属套圈(8-1)的圆形槽。
专利摘要本实用新型公开了一种直拉法生产单晶硅用掺杂装置，包括盛装需添加掺杂剂的装料器、将装料器固定在籽晶夹头上的固定件和通过撞击重锤带动装料器晃动并使需添加掺杂剂自动加入石英坩埚内的撞击装置，籽晶夹头固定在重锤正下方，重锤通过拉绳悬吊在位于单晶炉副炉室上方的提拉机构上，固定件固定安装在籽晶夹头上且装料器固定安装在固定件上，撞击装置位于重锤外侧。本实用新型结构简单、设计合理、加工制作及安装方便且使用操作简便、使用效果好，能简便、快速且高质量地完成掺杂剂的自动加入过程，并有效解决现有单晶炉存在的掺杂剂加入不便、花费时间长、影响单晶硅生产效率、易出现因掺杂剂加入量不足而导致单晶电阻率准确性受影响等问题。
文档编号C30B15/04GK202131395SQ20112024522
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者成文辉 申请人:西安华晶电子技术股份有限公司