本發(fā)明創(chuàng)造屬于區(qū)熔硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置。

背景技術(shù)：

硅單晶是一種重要的半導(dǎo)體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件，采用區(qū)熔法生長的硅單晶具有純度高、缺陷少等優(yōu)點(diǎn)，因此被應(yīng)用于中高端電力電子器件中。區(qū)熔硅單晶在制備過程中，摻入一定量的電活性雜質(zhì)可將高純度多晶硅原料制成具有一定電學(xué)性質(zhì)的摻雜硅單晶，氣相摻雜是區(qū)熔硅單晶摻雜的重要手段之一，在國外市場，除高壓、大電流的電力、電子器件使用單晶外，包括整流模塊器件的分離器件均使用氣相摻雜單晶，但目前，氣相摻雜單晶在摻雜均勻性和一致性方面仍舊存在問題，導(dǎo)致區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布不均勻。

現(xiàn)有技術(shù)中已知的常規(guī)摻雜管道采用區(qū)熔主氬氣和氣摻摻雜氣從不同的管道中進(jìn)入爐腔，由于主氬氣流量明顯大于摻雜氣流量，摻雜氣通過彌漫的方式充滿爐腔，這就導(dǎo)致爐體內(nèi)摻雜濃度存在波動(dòng)性，而主氬氣由爐體一側(cè)氬氣孔吹入，會(huì)引起爐體內(nèi)的強(qiáng)迫對(duì)流，進(jìn)一步引起爐體內(nèi)摻雜濃度的較大波動(dòng)，造成熔體表面摻雜氣體濃度不均勻，進(jìn)而影響摻雜氣體融入熔體的均勻性，最終導(dǎo)致區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提出一種能夠有效改善摻雜氣體濃度均勻性和穩(wěn)定性，進(jìn)而改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置，以解決上述問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置，其特征在于：包括主環(huán)形管及嵌套在所述主環(huán)形管管腔內(nèi)的摻雜氣環(huán)形管；所述主形管及所述摻雜氣環(huán)形管分別設(shè)有相互獨(dú)立的進(jìn)氣口；所述主環(huán)形管上沿周向開設(shè)有若干個(gè)主出氣孔，所述摻雜氣環(huán)形管上沿周向開設(shè)有若干個(gè)摻雜氣出氣孔，所述主出氣孔與所述摻雜氣出氣孔交錯(cuò)排布。

進(jìn)一步的，所述主環(huán)形管和所述摻雜氣環(huán)形管均為開環(huán)結(jié)構(gòu)，開口處的一端開放作為進(jìn)氣口，另一端封閉。

進(jìn)一步的，所述主出氣孔在所述主環(huán)形管上端面等間距均勻分布。

進(jìn)一步的，所述主出氣孔在所述主環(huán)形管內(nèi)圓面等間距均勻分布。

進(jìn)一步的，所述摻雜氣出氣孔在所述摻雜氣環(huán)形管上端面、內(nèi)圓面、下端面或外圓面等間距均勻分布。

進(jìn)一步的，所述主出氣孔的孔徑大于所述摻雜氣出氣孔的孔徑。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的一種改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明創(chuàng)造中摻雜氣環(huán)形管嵌套在主環(huán)形管的管腔內(nèi)，摻雜氣經(jīng)摻雜氣出氣孔流出與主環(huán)形管內(nèi)進(jìn)入的惰性氣體進(jìn)行預(yù)混合，摻雜氣出氣孔與主出氣孔錯(cuò)開排布，確保主氬氣與摻雜氣混合的更加均勻；混合后的氣體經(jīng)若干個(gè)主出氣孔流出，由于有多個(gè)主出氣孔，使得氣流更加平穩(wěn)，降低了爐腔內(nèi)氣氛的攪動(dòng)；摻雜氣出氣孔和主出氣孔的錯(cuò)開排布及若干個(gè)摻雜氣出氣孔和主出氣孔的設(shè)計(jì)，使?fàn)t腔內(nèi)的摻雜氣體濃度更加均勻，避免了主氬氣引起的強(qiáng)迫對(duì)流，爐膛氛圍更加穩(wěn)定，使熔體表面摻雜氣體濃度更加均勻，改善了摻雜氣體溶入熔體的均勻性，進(jìn)而改善了氣相摻雜區(qū)熔硅單晶的電阻均勻性。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的進(jìn)一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造所述摻雜裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明創(chuàng)造所述摻雜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明創(chuàng)造所述摻雜裝置在爐腔內(nèi)的位置示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-主環(huán)形管；2-摻雜氣環(huán)形管；3-進(jìn)氣口；4-主出氣孔；5-摻雜氣出氣孔；6-熔體區(qū)域；7-加熱線圈。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明創(chuàng)造中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明創(chuàng)造和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明創(chuàng)造的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明創(chuàng)造中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造。

如圖1和2所示，一種改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置，包括主環(huán)形管1及嵌套在主環(huán)形管1管腔內(nèi)的摻雜氣環(huán)形管2，主環(huán)形管1和摻雜氣環(huán)形管2為開環(huán)結(jié)構(gòu)(也可以為閉環(huán)結(jié)構(gòu))；主環(huán)形管1及摻雜氣環(huán)形管2設(shè)有相互獨(dú)立的進(jìn)氣口3，分別用于惰性氣體和摻雜氣體的進(jìn)入，進(jìn)氣口設(shè)于開口處的一端，開口處的另一端封閉；主環(huán)形管1上端面沿周向開設(shè)有若干個(gè)等間距均勻分布的主出氣孔4，摻雜氣環(huán)形管2上端面上沿周向開設(shè)有若干個(gè)等間距均勻分布的摻雜氣出氣孔5，主出氣孔4與摻雜氣出氣孔5錯(cuò)開排布，保證摻雜氣經(jīng)摻雜氣出氣孔5流出后能夠在主環(huán)形管1的管腔內(nèi)與惰性氣體預(yù)混合，主出氣孔4的孔徑大于摻雜氣出氣孔5的孔徑，利于混合氣均勻穩(wěn)定的流出，主出氣孔4和摻雜氣出氣孔5的個(gè)數(shù)可根據(jù)不同工藝情況而定；

如圖3，摻雜裝置套設(shè)于熔體區(qū)域6的外側(cè)，加熱線圈7的下方，摻雜氣經(jīng)多個(gè)均勻分布的摻雜氣出氣孔5流出與惰性氣體在主環(huán)形管1內(nèi)預(yù)混合，再經(jīng)多個(gè)均勻分布的主出氣孔4流出，直接作用于熔體區(qū)域6，對(duì)單晶進(jìn)行摻雜，摻雜氣濃度更加均勻，流動(dòng)更加平穩(wěn)，進(jìn)而改善摻雜氣溶入熔體的均勻性，確保區(qū)熔硅單晶的電阻率分布更加均勻。

利用上述摻雜裝置，對(duì)5英寸n型<111>，電阻率50-60ωcm的fz單晶進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算分析，結(jié)果徑向電阻率波動(dòng)可減小3％及以上，同時(shí)軸向電阻率波動(dòng)可控制在5％以內(nèi)。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種改善區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的摻雜裝置包括主環(huán)形管及嵌套在主環(huán)形管管腔內(nèi)的摻雜氣環(huán)形管；主環(huán)形管及摻雜氣環(huán)形管設(shè)有相互獨(dú)立的進(jìn)氣口；主環(huán)形管上沿周向開設(shè)有若干個(gè)主出氣孔，摻雜氣環(huán)形管上沿周向開設(shè)有若干個(gè)摻雜氣出氣孔，主出氣孔與摻雜氣出氣孔交錯(cuò)排布。本發(fā)明創(chuàng)造所述的摻雜裝置能夠有效改善爐體內(nèi)摻雜氣體濃度的均勻性和穩(wěn)定性，確保生長出的區(qū)熔硅單晶徑向電阻率分布的更加均勻。

技術(shù)研發(fā)人員：婁中士;劉錚;王遵義;郝大維;劉琨;王彥君;李立偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.08.01