[实用新型]一种用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅单晶生产所用的装置，特别是用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，属于半导体材料技术领域。

背景技术

半导体材料单晶硅的生产是在单晶炉中拉制出来的，目前，通用的生产工序是：清炉-向石英锅中投料-关闭炉门、升温熔料-掺入影响产品电性参数的杂质-拉制单晶硅棒-冷却、开炉、取单晶硅棒。这是一套沿用多年的成熟工艺，常用的掺杂剂包括砷和锑。现有掺杂砷工艺所采用的重掺砷杂质装置，包括钟形的外罩和载料舟，外罩的底端为非平面，外罩底部仅设置一个气体通道，工作状态下外罩的底端部分浸入熔硅中。该装置由于结构设计的缺陷，在使用时存有以下问题：外罩底部部分浸入熔硅中，与熔硅液面有较大缝隙，由于砷在低压高温下的挥发速度较快，气体空间的剧烈变化容易产生掺入效率低的问题，杂质掺入效率往往只有15%~20%，需大剂量掺杂或多次掺杂，造成了掺杂过程中的杂质消耗大；多次掺杂影响正常生产过程，造成生产成本偏高；汽化热比较大，从汽化初的剧烈膨胀到汽化完毕体积变化大，极易造成倒吸事故。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种可明显提高耗材利用率、降低生产成本的用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置。

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的：

一种用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，特别之处是，它包括第一高压桶和位于第一高压桶内的载料舟，所述第一高压桶外廓为圆柱形，其内部为中空结构，第一高压桶的顶部封闭、底部为通透的环形平面，在第一高压桶底部均匀分布气体通道。

上述用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，所述第一高压桶下部外侧套装第二高压桶，在第二高压桶外侧套装第三高压桶，第二、第三高压桶均为圆柱形，第二、第三高压桶的顶部封闭，底部为通透的、与第一高压桶位于同一平面的环形平面，在第二、第三高压桶底部分别均匀分布气体通道。 

上述用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，设置在各高压桶上的气体通道分别为4-8个，位于不同高压桶上的气体通道不在同一直径上。

上述用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，所述各气体通道的高度为8-12毫米，气体通道的宽度为4-8毫米。

上述用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，所述第一高压桶顶部设有梯形桶系，桶系的中部设有连接孔，连接孔与钢丝绳连接。

上述用于单晶炉重掺砷杂质的挥发器装置，所述第一高压桶内设有挂台，挂台处设有挂槽，所述载料舟上对称设置舟耳，舟耳与挂槽匹配挂合。

本实用新型针对解决普通重掺砷杂质装置因结构缺陷导致砷杂质有效利用率低的问题进行了改进，设计了一种可提高砷杂质有效利用率的重掺砷杂质挥发器装置。所述挥发器装置包括第一高压桶和位于第一高压桶内的载料舟，在第一高压桶下部外侧依次设有第二高压桶和第三高压桶，第一、第二、第三高压桶的底部均为环形平面，上述各高压筒的下部设有数个气体通道。本实用新型使用时，各高压筒底部全部浸入熔硅中，气体通道部分露出熔硅表面，使挥发器装置内的气体有均匀配置的溢出口，防止挥发器与熔硅接触时，因挥发器内砷合金挥发时的气压升高造成挥发器抖动过激造成事故，有效解决了因气体空间的剧烈变化而产生的掺杂效率低的问题。采用本实用新型的有益效果是：明显减少了耗材用量，提高了杂质利用效率。试验表明，采用该装置掺入杂质与传统工艺相比，杂质掺入效率由15%~20%提高至75%~85%。此外，本实用新型还具有结构简单、操作方便、易于实现等特点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本实用新型使用状态示意图。

图中各标号清单为：1、钢丝绳，2、连接孔，3、桶系，4、第一高压桶，5、挂台，5-1、挂槽，6、载料舟，6-1、舟耳，7、第二高压桶，8、第三高压桶，9、气体通道，10、石英锅。

具体实施方式

参看图1、图2，本实用新型包括第一高压桶4和位于第一高压桶内的载料舟6。第一高压桶外廓为圆柱形，其内为中空结构，其顶部封闭、底部为通透的环形平面，第一高压桶内设有悬挂载料舟的挂台5，挂台上设有挂槽5-1。所述载料舟6的外廓也是圆柱形，载料舟为中空结构，其顶部通透，底部封闭，载料舟内盛装有待掺杂的砷，载料舟6上对称设置舟耳6-1，舟耳与挂槽匹配挂合。在第一高压桶底部均匀分布数个气体通道9。