一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩的制作方法

本实用新型涉及半导体晶体生长技术领域，尤其涉及一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩。

背景技术：

晶体硅材料常用作集成电路的初始材料，典型生产单晶硅的方法是切克劳斯基(czochralski)法即直拉单晶硅生长方法。首先将原料多晶硅熔化在石英坩埚中，在多晶硅已完全熔化并且温度达到平衡之后，将一个晶种浸入熔体并且随后慢慢提起，通常在提起的同时要不断地转动晶体，这样单晶就逐渐生长成比较大的硅晶体。

在生长高品质的硅晶体时，一些影响晶体生长的条件必须严格控制，例如温度、压力、提拉速度和熔体中的杂质。为了控制晶体材料的导电类型和导电能力，一些特定的杂质会被有意识地加到熔融态硅中作掺杂剂。低熔点的高纯元素如磷、砷、锑作为掺杂剂被导入熔融态硅中。

目前，在晶体生长过程中掺杂其它元素需要与多晶硅混合，随后再熔化，容易造成部分掺杂剂的挥发损失。对于低熔点的掺杂元素，如红磷(redphosphor，rp)、砷(as)、锑(sb)等，由于其升华温度比较低，在硅熔化后再加入掺杂剂，可以显著减少掺杂剂由于升华蒸发带来的损失，从而有利于改善晶锭的电阻率调控。

在掺杂过程中，掺杂元素气体首先接触表层熔体，掺杂元素通过扩散进入到表层熔体；其次通过熔体的对流运动使表层熔体中的杂质在熔体逐渐分散均匀。实际生产中通常要求掺杂罩底部与石英坩埚中的硅液保持一定的预设距离，以提高硅熔体内部的杂质分布均匀性，但是此距离一般依据人工经验，间距很难准确控制。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩。

一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩，包括掺杂罩本体和液面定位装置，所述液面定位装置设于所述掺杂罩本体的下部。

以上技术方案优选的，所述液面定位装置包括液面定位销，所述液面定位销设于所述掺杂罩本体的侧壁，所述液面定位销的底端伸出所述掺杂罩本体的底面。

以上技术方案优选的，所述掺杂罩本体的侧壁设有凸缘，所述凸缘上设有安装孔，所述液面定位销穿过所述安装孔。

以上技术方案优选的，所述掺杂罩还包括固定装置，所述固定装置与所述液面定位销连接。

以上技术方案优选的，所述固定装置包括固定块，所述固定块设于所述掺杂罩本体的侧壁，所述固定块位于所述凸缘的上方。

以上技术方案优选的，所述固定块位于所述凸缘的一侧，所述液面定位销包括依次连接的定位部和固定部，所述定位部沿竖直方向设置，所述固定部沿水平方向设置，所述固定部与所述固定块连接。

以上技术方案优选的，所述液面定位销的上端设有销帽，所述液面定位销沿竖直方向设置，所述液面定位销上设有固定部，所述固定部与所述固定装置连接。

以上技术方案优选的，所述掺杂罩本体的外部顶端设有吊环。

以上技术方案优选的，所述掺杂罩本体的内部顶端设有挂钩。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型提供的一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩，掺杂罩本体的下部设有液面定位销，通过液面定位销接触硅溶液液面来定准掺杂罩底部与硅液的距离；液面定位销均设有四个，使缆绳固定吊环时，旋转时每个角都可以观察到液面定位销的位置；本申请结构简单、易于加工、熔体内部的杂质分布更均匀。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图；

图2是图1的a-a剖视图；

图3是图1的b-b剖视图；

图4是本实用新型实施例一的液面定位销的一种形式的结构示意图；

图5是本实用新型实施例一的液面定位销的另一种形式的结构示意图；

图6是本实用新型实施例二的结构示意图；

图7是本实用新型实施例二的液面定位销的一种形式的结构示意图；

图8是本实用新型实施例二的液面定位销的另一种形式的结构示意图。

其中：1、掺杂罩本体；2、液面定位销；3、吊环；4、挂钩；5、固定装置；11、凸缘；12、安装孔；13、固定块；21、定位部；22、固定部；23、销帽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一：

如图1所示，一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩，包括掺杂罩本体1和液面定位装置，液面定位装置设于掺杂罩本体的下部，用于定准掺杂罩本体底部与石英坩埚内硅液的距离。

液面定位装置包括液面定位销2，液面定位销设于掺杂罩本体1的侧壁，液面定位销的底端伸出掺杂罩本体的底面。具体的如图2所示，掺杂罩本体的侧壁下部设有凸缘11，凸缘上设有安装孔12，液面定位销穿过安装孔，液面定位销的下端伸出掺杂罩本体的底部。

使用时，液面定位销安装好后随着掺杂罩一同进入直拉单晶炉，在炉体里面会有氩气或者硅液体顶起液面定位销，因此掺杂罩还应该包括固定装置，固定装置与液面定位销2连接，用于阻挡液面定位销向上的运动。具体的如图3所示，固定装置包括固定块13，固定块设于掺杂罩本体1的侧壁，固定块13位于凸缘11的上方且固定块位于凸缘11的一侧，如图4所示，液面定位销2包括依次连接的定位部21和固定部22，定位部沿竖直方向设置，固定部沿水平方向设置，固定部22与固定块13连接。固定部与固定块具体的连接方式可以是：固定块13为掺杂罩本体1侧壁上设置的突起，安装时，液面定位销2的竖直的定位部21穿过凸缘11上的安装孔，定位部的下端伸出掺杂罩本体1下端面，掺杂罩本体为上端封闭下端开口的罩体，转动液面定位销的固定部22，使固定部22卡于固定块13的下方，固定块限制了液面定位销向上的运动；也可以是如图5所示，液面定位销的固定部22设有卡孔，固定块13为掺杂罩本体1侧壁上设置的突起，安装时，液面定位销的竖直的定位部21穿过凸缘上的安装孔12，定位部的下端伸出掺杂罩本体1下端面，转动液面定位销的固定部22，使固定块位于固定部的卡孔内，由此限制液面定位销向上的运动。

掺杂罩本体1的外部顶端设有吊环3，用于连接单晶炉提拉轴；掺杂罩本体的内部顶端设有挂钩4，用于连接掺杂容器。液面定位销和掺杂罩本体可以是耐高温的石英材质。

实施例二：

一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩，如图6所示，包括掺杂罩本体1和液面定位装置，液面定位装置设于掺杂罩本体的下部，用于定准掺杂罩本体底部与石英坩埚内硅液的距离。

液面定位装置包括液面定位销2，液面定位销设于掺杂罩本体1的侧壁，液面定位销的底端伸出掺杂罩本体的底面。具体的，掺杂罩本体1的侧壁下部设有凸缘11，凸缘上设有安装孔12，液面定位销穿过安装孔，液面定位销的下端伸出掺杂罩本体的底部。

使用时，液面定位销安装好后随着掺杂罩一同进入直拉单晶炉，在炉体里面会有氩气或者硅液体顶起液面定位销，因此掺杂罩还应该包括固定装置5，固定装置与液面定位销连接，用于阻挡液面定位销向上的运动。具体的，如图7所示，液面定位销2的上端设有销帽23，销帽的尺寸大于凸缘上安装孔12的尺寸，由此限制了液面定位销向下的运动，液面定位销沿竖直方向设置，液面定位销上设有固定部22，固定部与固定装置连接。固定部与固定装置的连接可以是，安装时液面定位销2的下端穿过安装孔，掺杂罩本体为上端封闭下端开口的罩体，液面定位销的下端伸出罩体下端面，销帽23位于凸缘11的上表面，凸缘的下表面附近的液面定位销上设有外螺纹作为固定部22，螺母作为固定装置5，螺母与外螺纹螺纹连接，螺母的外周尺寸大于凸缘上安装孔的孔径，由此来限制液面定位销向上的运动；还可以是，如图8所示，安装时液面定位销2的下端穿过安装孔，销帽23位于凸缘11的上表面，凸缘的下表面附近的液面定位销上设有径向通孔作为固定部22，开口销作为固定装置5，开口销伸入通孔卡住液面定位销，开口销的长度大于凸缘上安装孔的孔径，由此来限制液面定位销向上的运动。

掺杂罩本体1的外部顶端设有吊环3，用于连接单晶炉提拉轴；掺杂罩本体的内部顶端设有挂钩4，用于连接掺杂容器。单晶炉提拉轴、掺杂容器和开口销均属于现有结构，在此不在赘述，液面定位销和掺杂罩本体可以是耐高温的石英材质。

本实用新型的工作过程：

(1)安装液面定位销，液面定位销的下端穿过凸缘的安装孔，定位销下端伸出掺杂罩本体的下端面，用固定装置将液面定位销固定；

(2)掺杂容器内放置称量好掺杂剂，挂在掺杂罩本体内部的挂钩上；

(3)待石英坩埚中的硅熔化完毕，打开炉门，将掺杂罩的吊环利用缆绳悬挂于单晶炉提拉轴上，降低掺杂罩高度，待液面定位销的下端接触硅液时停止下降，优选的掺杂罩本体侧壁可以均匀设置4个凸缘及液面定位销和固定装置，这样旋转缆绳时，四个位置都可以观察液面定位销的下端是否接触到硅液；

(4)随着掺杂剂的升温，由固态变为气态或液态，从掺杂容器底部的小孔流入硅液，进行掺杂。掺杂罩底部与硅液表面的间距为液面定位销的竖直长度减去凸缘与掺杂罩底端的距离，由此掺杂罩底部与硅液表面的间距为固定值，且容易判断及控制；液面定位销与掺杂罩本体为可拆卸连接，当掺杂罩底部与硅液表面的间距需要变化时，更换相应的液面定位销即可，适应性强。

本实用新型提供的一种用于生长掺杂直拉晶体的掺杂罩，掺杂罩本体的下部设有液面定位销，通过液面定位销接触硅溶液液面来定准掺杂罩底部与硅液的距离；液面定位销均设有四个，使缆绳固定吊环时，旋转时每个角都可以观察到液面定位销的位置；本申请结构简单、易于加工、熔体内部的杂质分布更均匀。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。