一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，该线圈为平板单匝结构，该线圈的上表面为三级台阶结构，包括第一台阶、第二台阶、第三台阶，第一台阶靠近线圈的内部圆口，第三台阶位于线圈表面的最外侧；线圈内部圆口处具有十字切槽，该十字切槽的前端和左右两端分别延伸出一切缝，在该三个切缝的端部均设有一段垂直于该切缝的缝隙，各切缝与其端部的缝隙呈T字形状。本实用新型的结构设计可以达到局部区域磁场强度增强的效果，改善了多晶硅棒下方固液界面形状，有助单晶的散热，更加利于单晶生长。本实用新型大大改善了加热线圈对多晶硅棒的熔化效果，提高硅单晶的生长稳定性。
【专利说明】—种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，此实用新型线圈结构对内部磁场有改善作用，线圈下方斜坡结构设计可以保持较好的温度梯度，从而达到利于区熔六英寸单晶硅生长的热场条件。
【背景技术】
[0002]目前半导体工业用的硅单晶主要是用直拉法(CZ)和区熔法(FZ)生长的。其中区熔法(FZ)生长的单晶由于含氧低和几乎没有金属污染的特点，适合用在大功率器件上。
[0003]随着集成电路制造技术的发展，为了降低器件生产成本要求硅单晶向大直径发展。在区熔法制备单晶过程中，生长的硅单晶直径变大要求所用多晶原料的直径相应增大，这使得用于拉制小直径区熔硅单晶的线圈已经不适合拉制大直径区熔硅单晶。目前市场上以Φ5、Φ6英寸大直径硅单晶为主，所使用的多晶料在<H10mm-130nmi之间。
[0004]在区熔硅单晶的生产过程中，高频线圈对多晶硅棒的熔化效果对单晶生长状态具有决定性的影响。如果线圈结构不合理，多晶料在熔化过程中容易出现出刺、兜料现象，造成线圈打火等事故。为了达到理想的化料效果一般采用以下方法来改进高频线圈的结构:
1、增大平板线圈整体直径；2、调整线圈内部平台的直径和层数；3、调整线圈内部刃口的直径，并附加十字槽。随着区熔工艺的不断改进，沿用上述方法改进高频线圈的结构会出现一些难以解决的新问题，例如线圈内部刃口的直径增大，给放肩过程带来困难，易堆料，出腰带现象的产生，不利于顺利拉制单晶；多晶边缘熔化效果变差，容易产生出刺现象等。
[0005]拉制大直径单晶的线圈上表面一般采用两台阶结构，中间十字刃口前段与两端无开口切槽设计。这种结构在单晶生长过程中容易发生出刺和兜料现象，不利于单晶的正常生长。
实用新型内容
[0006]本实用新型目的在于提供一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，以改善单晶生长过程中出现出刺和兜料现象，改善下方固液界面形状，有助于单晶的散热，更加利于单晶生长。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0008]一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，该线圈为平板单匣结构，该线圈的上表面为三级台阶结构，包括第一台阶、第二台阶、第三台阶，第一台阶靠近线圈的内部圆口，第三台阶位于线圈表面的最外侧；线圈内部圆口处具有十字切槽，该十字切槽的前端和左右两端分别延伸出一切缝，在该三个切缝的端部均设有一段垂直于该切缝的缝隙，各切缝与其端部的缝隙呈T字形状。
[0009]优选地，所述三个切缝分别延伸至第三台阶处。
[0010]优选地，所述切缝的长度为35±0.5mm，宽度为1±0.1mm。
[0011]优选地，所述切缝端部的缝隙的长度为10±0.2mm,宽度为1±0.1mm。[0012]优选地，所述加热线圈的整体外部直径为260mm。
[0013]优选地，所述加热线圈边缘的厚度为16.5mm。
[0014]优选地，所述线圈的下表面为一斜坡结构，该斜坡与台阶水平呈6°角。
[0015]本实用新型的优点在于:
[0016]本实用新型的T型切缝结构设计可以达到局部区域磁场强度增强的效果，线圈下方斜坡结构设计改善了多晶硅棒下方固液界面形状，保持合理的温度梯度，有助单晶的散热，更加利于单晶生长。本实用新型大大改善了加热线圈对多晶硅棒的熔化效果，提高硅单晶的生长稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型加热线圈的俯视图。
[0018]图2为图1中线圈内部圆口的局部放大图。
[0019]图3为图1的剖视图。
【具体实施方式】
[0020]以下通过结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
[0021]如图1、2所示，本实用新型的加热线圈为平板单匣结构，该线圈的上表面为三级台阶结构，包括第一台阶1、第二台阶2、第三台阶3，第一台阶I靠近线圈的内部圆口 4，第三台阶3位于线圈表面的最外侧。线圈内部圆口 4处具有十字切槽5，该十字切槽5的前端和左右两端分别延伸出一切缝6，该三个切缝分别延伸至第三台阶3处，在该三个切缝的端部均设有一段垂直于该切缝的缝隙7，各切缝与其端部的缝隙呈T字形状。
[0022]在该加热线圈内，切缝的长度为35±0.5皿1，宽度为1±0.1mm。切缝端部的缝隙的长度为10±0.2皿1，宽度为1±0.1mm0该加热线圈的整体外部直径为260mm。该加热线圈边缘的厚度为16.5mm。
[0023]如图3所示，本实用新型加热线圈的下表面为一斜坡结构，斜坡8与台阶1、2、3水平呈6°角。
[0024]实施例1
[0025]将该线圈抛光装入FZ-35型单晶炉内，对中对水平后将直径为120mm的多晶料在炉子里挂装，对中，抽真空，充氩气，预热后进行放肩。放肩直至单晶等径保持600mm长，正常收尾，并无兜料、出刺等现象发生。顺利拉制六英寸区熔单晶。
【权利要求】
1.一种用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:该线圈为平板单匣结构，该线圈的上表面为三级台阶结构，包括第一台阶、第二台阶、第三台阶，第一台阶靠近线圈的内部圆口，第三台阶位于线圈表面的最外侧；线圈内部圆口处具有十字切槽，该十字切槽的前端和左右两端分别延伸出一切缝，在该三个切缝的端部均设有一段垂直于该切缝的缝隙，各切缝与其端部的缝隙呈T字形状。
2.根据权利要求1所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述三个切缝分别延伸至第三台阶处。
3.根据权利要求1或2所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述切缝的长度为35±0.5皿1，宽度为1±0.1mm。
4.根据权利要求1或2所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述切缝端部的缝隙的长度为10±0.2皿1，宽度为1±0.1mm。
5.根据权利要求1所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述加热线圈的整体外部直径为260mm。
6.根据权利要求1所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述加热线圈边缘的厚度为16.5mm。
7.根据权利要求1所述的用于拉制六英寸区熔硅单晶的加热线圈，其特征在于:所述加热线圈的下表面为一斜坡结构，该斜坡与台阶水平呈6 °角。
【文档编号】C30B29/06GK203602749SQ201320773023
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】李明飞, 闫志瑞, 杨凯, 陈海滨 申请人:有研半导体材料股份有限公司, 国泰半导体材料有限公司