一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈的制作方法

本实用新型涉及半导体器件技术领域，更具体地说，涉及一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈。

背景技术：

区熔本征单晶硅具有很高的纯度（11N以上）和较高的电阻率(2000Ω·cm以上)，一般采用中子嬗变照射(NTD)和气相掺杂(GD)两种方法将电阻率降下来，以满足不同客户的需求。中子嬗变照射生产周期一般为2~3个月，而且成本相对较高，而气相掺杂具有成本低、生产周期快、满足单晶不同型号需求等多个优点，而且大直径化也是未来半导体材料发展的必然趋势。目前国际上只有少数几家掌握大直径气掺硅单晶技术，其中，关键在于对加热线圈结构的设计，这对气掺单晶成晶和品质都有非常重要的影响。因此，研制一种适用于生产大直径气掺单晶的加热线圈，是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，能够产生均匀的磁场，解决拉晶过程中多晶棒料化料不均、出硅刺和出腰带问题，从而能够进行六英寸气掺单晶的生产。

本实用新型提供的一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，所述加热线圈为具有内部冷却水路的单匝平板线圈，所述加热线圈的上表面具有3条对称的锯缝，相邻的所述锯缝之间的夹角均为120°，其中1条锯缝的一端延伸至所述加热线圈的外边缘。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述加热线圈的上表面靠近外边缘的位置设置有环状的第一台阶，所述第一台阶的远离所述上表面的外边缘的一边与所述加热线圈的内孔的边缘之间形成第一斜面，所述第一斜面的高度为从外向内依次降低，且所述锯缝位于所述第一斜面上。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述加热线圈的下表面设置有第二斜面，且所述第二斜面从所述加热线圈的下表面的外边缘延伸至所述内孔的边缘。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述第一台阶上设置有3条对称的凹槽，且每个所述凹槽的方向与每个所述锯缝的方向的夹角均为60°。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述锯缝的宽度范围为1.5mm至3mm。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述第二斜面与水平面之间形成第一夹角，所述第一斜面与水平面之间形成第二夹角，所述第一夹角大于所述第二夹角，且所述第一夹角与所述第二夹角之间的差值范围为1°至2°。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述第一台阶的高度范围为1mm至2mm。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述内孔的直径范围为28mm至36mm。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述加热线圈的外径范围为240mm至260mm。

优选的，在上述用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈中，所述加热线圈为无氧铜加热线圈。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，由于所述加热线圈的上表面具有3条对称的锯缝，相邻的所述锯缝之间的夹角均为120°，其中1条锯缝的一端延伸至所述加热线圈的外边缘，因此能够产生均匀的磁场，解决拉晶过程中多晶棒料化料不均、出硅刺和出腰带问题，从而能够进行六英寸气掺单晶的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈的俯视图；

图2为本申请实施例提供的第二种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈的中间剖面主视图。

具体实施方式

本实用新型的核心思想在于提供一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，能够产生均匀的磁场，解决拉晶过程中多晶棒料化料不均、出硅刺和出腰带问题，从而能够进行六英寸气掺单晶的生产。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请实施例提供的第一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈如图1所示，图1为本申请实施例提供的第一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈的俯视图。所述加热线圈为具有内部冷却水路的单匝平板线圈，所述加热线圈的上表面具有3条对称的锯缝1、2和3，相邻的所述锯缝之间的夹角均为120°，也就是说，锯缝1和锯缝2之间夹角为120°，锯缝1和锯缝3之间夹角为120°，且锯缝2和锯缝3之间夹角也为120°，其中1条锯缝3的一端延伸至所述加热线圈的外边缘。

从上述技术方案可以看出，本申请实施例所提供的一种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，由于所述加热线圈的上表面具有3条对称的锯缝，相邻的所述锯缝之间的夹角均为120°，其中1条锯缝的一端延伸至所述加热线圈的外边缘，锯缝由现有技术中的两条增加为三条，使加热线圈下表面磁场分布更加均匀，有利于大尺寸单晶的生长，解决拉晶过程中多晶棒料化料不均、出硅刺和出腰带问题，从而能够进行六英寸气掺单晶的生产。

本申请实施例提供的第二种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第一种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

参考图2，图2为本申请实施例提供的第二种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈的中间剖面主视图。所述加热线圈的上表面靠近外边缘的位置设置有环状的第一台阶4，所述第一台阶4的远离所述上表面的外边缘的一边与所述加热线圈的内孔6的边缘之间形成第一斜面5，所述第一斜面5的高度为从外向内依次降低，且所述锯缝1、2和3位于所述第一斜面上。

在上述第二种加热线圈中，将原来的三台阶改为两台阶，再加上小斜面组合，有利于大直径原料溶化后顺利下行到晶体熔区，避免因原料下行不畅造成原料与线圈之间接触打火的现象。

本申请实施例提供的第三种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第二种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

参考图2，所述加热线圈的下表面设置有第二斜面7，且所述第二斜面7从所述加热线圈的下表面的外边缘延伸至所述内孔6的边缘。这样能够保证多晶棒料熔化后顺利下行到晶体熔区的同时，下表面的第二斜面产生的磁场对晶体熔区有一个稳定的保护作用，使熔区固液交界面更加稳定以保证晶体正常生长。

本申请实施例提供的第四种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第三种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

继续参考图1，所述第一台阶上设置有3条对称的凹槽8、9和10，且每个所述凹槽的方向与每个所述锯缝的方向的夹角均为60°。

增加这三条对称的凹槽，可增加第一台阶上方磁场强度，便于熔化多晶原料在拉晶过程中产生的硅刺。

本申请实施例提供的第五种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第一种至第四种加热线圈中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述锯缝的宽度范围为1.5mm至3mm，锯缝在这个范围内，使锯缝磁场分布集中，可均匀熔化多晶棒料，避免产生硅刺，并且对单晶熔区形状影响较小，保证晶体稳定生长。

本申请实施例提供的第六种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第三种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

所述第二斜面与水平面之间形成第一夹角，所述第一斜面与水平面之间形成第二夹角，所述第一夹角大于所述第二夹角，且所述第一夹角与所述第二夹角之间的差值范围为1°至2°，这样设计的目的是在保证多晶棒料熔化后顺利下行到晶体熔区的同时，下表面第二斜面产生的磁场对晶体熔区有一个稳定的保护作用，使熔区固液交界面更加稳定以保证晶体正常生长。

本申请实施例提供的第七种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第二种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

所述第一台阶的高度范围为1mm至2mm，在这个高度范围内，多晶棒熔化截面呈微小的锥形，有利于熔硅顺利从线圈中心下行。

本申请实施例提供的第八种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第二种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

所述内孔的直径范围为28mm至36mm，线圈内孔在这个直径范围内，可保证连接熔区与多晶棒之间的“腰”始终保持半熔化状态，既有利于多晶棒熔硅下行，又保证晶体熔区始终保持稳定的液体状态，防止因“腰”和晶体之间发生凝固造成的晶体生长失败现象。

本申请实施例提供的第九种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第八种加热线圈的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热线圈的外径范围为240mm至260mm。这个尺寸的加热线圈可稳定生长6英寸区熔单晶硅，尺寸太小不利于晶体稳定生长，尺寸太大消耗的电能较大。

本申请实施例提供的第十种用于生产六英寸区熔气掺单晶的加热线圈，是在上述第一种至第四种加热线圈中任一种的基础上，还包括如下技术特征：

所述加热线圈为无氧铜加热线圈。采用无氧铜可保证晶体材料的纯度以及晶体生长的稳定性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。