[发明专利]一种半导体晶体生长装置

说明书

本发明提供一种半导体晶体生长装置。包括：坩埚，用以容纳硅熔体；和水平磁场施加装置，用以产生水平磁场；其中，所述水平磁场施加装置包括位于所述坩埚的相对的两侧的至少两个单线圈超导磁体，每一个所述单线圈超导磁体包括沿着所述水平磁场的方向绕制的线圈，以使所述单线圈超导磁体产生串联的所述水平磁场水平穿过所述坩埚内的硅熔体。根据本发明的半导体晶体生长装置，使单线圈超导磁体中线圈产生的水平磁场串联穿过坩埚内的硅熔体，串联的磁场使得磁场发生装置有较小的磁漏，提升磁场发生装置的电磁转换效率，减小了半导体晶体生长装置的制造和使用成本。同时，采用本发明，线圈绕制简单，也大大降低了半导体晶体生长装置的制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体而言涉及一种半导体晶体生长装置。

背景技术

直拉法(Cz)是制备半导体及太阳能用硅单晶的一种重要方法，通过碳素材料组成的热场对放入坩埚的高纯硅料进行加热使之熔化，之后通过将籽晶浸入熔体当中并经过一系列(引晶、放肩、等径、收尾、冷却)工艺过程，最终获得单晶棒。

使用CZ法的半导体单晶硅或太阳能单晶硅的晶体生长中，晶体和熔体的温度分布直接影响晶体的品质和生长速度。在CZ晶体的生长期间，由于熔体存在着热对流，使微量杂质分布不均匀，形成生长条纹。因此，在拉晶过程中，如何抑制熔体的热对流和温度波动，是人们广泛关注的问题。

在磁场发生装置下的晶体生长(MCZ)技术通过对作为导电体的硅熔体施加磁场，使熔体受到与其运动方向相反的洛伦兹力作用，阻碍熔体中的对流，增加熔体中的粘滞性，减少了氧、硼、铝等杂质从石英坩埚进入熔体，进而进入晶体，最终使得生长出来的硅晶体可以具有得到控制的从低到高广范围的氧含量，减少了杂质条纹，因而广泛应用于半导体晶体生长工艺。现有的晶体生长装置中用以产生水平磁场的装置，采用通过线圈形成一个圆桶状的磁体，套设在炉体外部，使在炉体内部的坩埚中形成所需的水平磁场强度。一种典型的圆筒状的磁体，如申请号为JP19960276105的日本专利公开的，其将励磁线圈绕制成马鞍型设置于圆柱型磁体内部。如图1所示，呈圆柱形的桶状磁体100套设在炉体外，其中，桶状磁体100中设置线圈绕制成马鞍型双绕线圈101和102，在对双绕线圈101和102通电的情况下，在桶状磁体100的直径方向上产生磁场。这样的磁体形式下，线圈绕制过程复杂，磁体制作工艺复杂，制造成本高，制作周期长，显著增加了半导体晶体生长装置的制造成本。

为此，有必要提出一种新的半导体晶体生长装置，用以解决现有技术中的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种半导体晶体生长装置，所述装置包括：

坩埚，用以容纳硅熔体；和

水平磁场施加装置，用以产生水平磁场；其中，所述水平磁场施加装置包括位于所述坩埚的相对的两侧的至少两个单线圈超导磁体，每一个所述单线圈超导磁体包括沿着所述水平磁场的方向绕制的线圈，以使所述单线圈超导磁体产生串联的所述水平磁场水平穿过所述坩埚内的硅熔体。

示例性地，所述单线圈超导磁体包括包围所述线圈的壳体，所述壳体设置为磁屏蔽材料。

示例性地，所述壳体设置为磁性材料。

示例性地，包括：

N个沿着同一方向并列设置所述坩埚；和

N+1个沿同一方向并列设置的所述单线圈超导磁体；其中，

相邻两个所述单线圈超导磁体的中间设置有一个所述坩埚，其中N≥2。