[实用新型]石墨预热片、半导体预热装置、硅芯炉及磷检炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制备半导体的设备及其配件，尤其涉及一种石墨预热片、半导体预热装置、硅芯炉及磷检炉。

背景技术

在直拉法或区熔法制备硅芯等半导体材料时，通常需要先将原生多晶硅棒或直拉多晶硅棒等母料进行熔化。目前常用的熔化加热方法是电感应加热，即，用高频线圈进行加热使其熔化。但由于硅为半导体，在常温下不导电，在高频磁场中不会产生涡流，只有将其加热至温度升高到一定值，使硅成为导磁体时，方可产生涡流效应而发热熔化。这种在对母料进行加热升温的过程称为预热。

传统技术中，预热的方法主要有两种，图1和图2所示分别为这两个方法所采用的装置示意图。

第一种为滴熔法，此法主要用于一次拉制单根硅芯的情形。参见图1，包括籽晶固定装置，其中，籽晶1’就是在直拉法或区熔法中，用来使已熔化的母料2’沿预定晶体结构生长的细小硅棒。籽晶固定装置包括石墨套3’，石墨为导体，在靠近高频线圈4’时会产生涡流效应发热，当热量达到一定程度，可以将籽晶1’加热变红，籽晶1’加热变红后熔化，熔液滴在母料2’上，通过熔液的热传递对母料2’进行预热。

第二种为石墨圆片预热法，此法主要用于一次拉制多根硅芯的情形。参见图2，石墨套3’’中固定有多个籽晶1’’，在高频线圈4’’和母料2’’之间放置一石墨圆片5’’，用钼丝将石墨圆片3’’与炉膛操作杆（未图示）连接起来。由于石墨圆片5’’的导磁性，在高频线圈4’’下能很快发热，通过向母料2’’辐射或传递热量从而将母料2’’加热，使之成为导磁体。之后用炉膛操作杆拉走石墨圆片5’’，再用高频磁场将母料2’’继续加热直至熔化。

以上现有的预热方法均存在较大的缺陷：

一、    上述两种方法采用的是热传递或热辐射的方式，不仅加热速度慢，而且能量利用率低。

二、    方法二的预热效果难以及时确认，即难以实时发现是否达到预定状态。

三、    方法一只适用于一次拉制单根硅芯时的预热，而方法二虽然可以用于一次拉制多根硅芯的硅芯炉中母料的预热，但钼丝易于熔断，造成可靠性降低。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种石墨预热片、半导体预热装置和使用该装置的硅芯炉、磷检炉，可有效克服上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例首先提供一种石墨预热片，所述石墨预热片包括本体，所述本体上设置有多个通孔。

其中，所述本体为圆片状结构，所述多个通孔在靠近所述本体的边缘处密集，在靠近所述本体的圆心处稀疏。

其中，所述石墨预热片还包括操纵柄，所述操纵柄与所述本体连接且该二者处于同一平面内。

相应地，本实用新型实施例还提供一种半导体预热装置，其位于硅芯炉内部，包括高频线圈；还包括与所述高频线圈同轴设置的石墨预热片，所述石墨预热片包括本体，所述本体上设置有多个通孔。

其中，所述本体为圆片状结构，所述多个通孔在靠近所述本体的边缘处密集，在靠近所述本体的圆心处稀疏。

其中，所述石墨预热片还包括操纵柄，所述操纵柄与所述本体连接且该二者处于同一平面内。

其中，所述半导体预热装置还包括预热片抽离装置，所述预热片抽离装置包括控制杆，所述控制杆一端与所述硅芯炉，另一端与所述石墨预热片固定连接。

其中，所述高频线圈连接有一功率监测仪，可实时监测所述高频线圈的输出功率。

同时，本实用新型实施例还提供了一种单次可拉制多根硅芯的硅芯炉，包括籽晶固定装置和炉体，所述硅芯炉还包括上述半导体预热装置，炉体内放置有棒状母料，所述半导体预热装置位于所述籽晶固定装置和母料之间，用于对所述母料预热。

此外，本实用新型实施例还提供了一种磷检炉，包括炉腔和上述半导体预热装置，炉腔内放置有棒状硅料，所述半导体预热装置位于所述炉腔内，对炉腔内的硅料进行预热。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型实施例的半导体预热装置中，石墨预热片不仅可以将自身涡流产生的热量传递至半导体母料中，而且采用石墨预热片中间穿孔的方法，可以使高频线圈发出的磁线穿过通孔到达母料，使母料在温度有一定程度升高变成导磁体后，产生涡流效应，从而使母料快速地熔化。