一种硅制半导体材料用单晶炉的制作方法

本发明涉及半导体加工技术领域，具体为一种硅制半导体材料用单晶炉。

背景技术：

单晶炉是一种在惰性气体(氮气、氦气为主)环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。

硅制半导体在拉制呈棒材时，需要经过单晶炉加工后形成各个尺寸的半导体，从而应用于不同的技术领域，现有单晶炉的工作原理如图6所述：将多晶体硅料放入石英坩埚内，再将气体注入，经加热熔化，待温度合适后，经过将籽晶轴浸入，熔接，引晶，放肩，转肩，等经，收尾等步骤，完成一根单晶锭的拉制，然后待单晶炉冷却后，即可将单晶锭取出，单晶锭在拉制过程中，随着液面的降低，石墨坩埚被托杆顶起向上移动，提升晶体的提拉速度，坩埚在提拉过程中，由于都是人工手动安装，造成晶体提拉速度和坩埚上升的精度、晶体直径和坩埚内径的不一致性，导致坩埚局部产生微小晃动，坩埚在晃动时，带动坩埚内部的液面晃动，造成晶体在提拉时出现形变，提拉后的晶体无法使用，同时籽晶轴在提拉时，受到机械的震动，末端也会产生微小的抖动，进一步降低晶体在提拉时的精度，影响晶体的加工。

技术实现要素：

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种硅制半导体材料用单晶炉，具备提拉精准、上升稳定的优点，解决了背景技术提出的问题。

本发明提供如下技术方案：一种硅制半导体材料用单晶炉，包括炉体、托杆、石墨坩埚、石英坩埚、晶体、籽晶轴、加热装置、排气管，托杆安装在炉体内，石墨坩埚安装在托杆的顶端，石英坩埚安装在石墨坩埚的内部，晶体安装在石英坩埚的内部，籽晶轴安装在位于的晶体上放，加热装置安装在石墨坩埚的外侧，排气管安装在炉体的底部，所述炉体的内壁安装有软铁棒，所述软铁棒上卷接有感应线圈，所述软铁棒的端部固定连接有磁力圈，所述石墨坩埚的外部安装有磁环，所述磁力圈的直径大于磁环的直径，所述磁力圈与磁环构成磁力区，所述炉体的内壁安装有限位座，所述限位座的内壁转动连接有限位杆，所述限位杆上安装有支撑块，所述限位座的数量为两组，另一组所述限位座的侧面固定连接有限位夹。

优选的，所述炉体的侧面状有保护套，所述软铁棒套装在保护套内，所述保护套的端部与磁力圈的侧面固定连接。

优选的，所述炉体的内壁固定连接有位于软铁棒上下两侧的支撑块，所述支撑块的侧面螺纹连接有螺杆，所述螺杆的端部转动连接有定位座。

优选的，所述定位座的内部转动连接有定位杆，所述定位杆上安装有定位板，所述支撑块的数量为两组，另一组所述支撑块的侧面与磁力圈的外壁固定连接。

优选的，所述磁力圈的数量为两组，所述磁力圈的形状为半圆形，所述磁力圈的内圈处固定连接有磁块，所述磁块与磁环为磁力相斥状态，所述磁力圈通电后与磁环的磁力也为相斥状态。

优选的，所述限位杆的一端贯穿并延伸至限位座的外部，所述限位杆的端部螺纹连接有位于限位座外部的螺母，所述螺母的直径大于限位杆与限位座相接处的直径。

优选的，所述限位夹的形状为半弧形，两个所述限位夹组成圆形，所述限位夹的直径大于籽晶轴的直径，所述限位夹的侧面与籽晶轴的外壁滑动连接。

本发明具备以下有益效果：

1、该硅制半导体材料用单晶炉，通过软铁棒与感应线圈之间的配合，使得磁力圈上的磁力随提拉速度不断增加，使得坩埚在上升时，始终与籽晶轴保持同步，使得提拉晶体直径与坩埚内部相等，提升晶体的提拉质量，减小晶体在提拉时的损耗率，同时使得坩埚始终位于籽晶轴的中部，使得坩埚保持平稳的状态上升，增加液面在上升时的稳定，增加晶体在提拉时的稳定性。

2、该硅制半导体材料用单晶炉，通过限位板与限位夹的配合使用，使得籽晶轴在上升或下降过程中，始终处于初始移动的范围，使得籽晶轴保持竖直的方向移动，提高晶体在提拉时的精度，使得提拉后的晶体与坩埚内部的晶体直径一致，增加晶体的质量，同时通过磁块的作用，进一步增加磁力区的磁力强度，使得坩埚始终位于炉体的中部，增加坩埚的稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为磁力圈的放大结构示意图；

图3为磁力圈的俯视结构示意图；

图4为定位座的结构示意图；

图5为限位座的结构示意图；

图6为现有结构示意图。

图中：1、炉体；2、托杆；3、石墨坩埚；4、石英坩埚；5、晶体；6、籽晶轴；7、加热装置；8、排气管；9、软铁棒；10、感应线圈；11、保护套；12、磁力圈；13、支撑块；14、螺杆；15、定位座；16、定位杆；17、定位板；18、磁块；19、磁环；20、限位座；21、限位杆；22、螺母；23、限位板；24、限位夹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，一种硅制半导体材料用单晶炉，包括炉体1、托杆2、石墨坩埚3、石英坩埚4、晶体5、籽晶轴6、加热装置7、排气管8，托杆2安装在炉体1内，石墨坩埚3安装在托杆2的顶端，石英坩埚4安装在石墨坩埚3的内部，晶体5安装在石英坩埚4的内部，籽晶轴6安装在位于的晶体5上放，加热装置7安装在石墨坩埚3的外侧，排气管8安装在炉体1的底部，所述炉体1的内壁安装有软铁棒9，所述软铁棒9上卷接有感应线圈10，感应线圈10通电大小，可随坩埚上升的速度进行调整，所述软铁棒9的端部固定连接有磁力圈12，磁力圈12为软铁材质，所述石墨坩埚3的外部安装有磁环19，所述磁力圈12的直径大于磁环19的直径，所述磁力圈12与磁环19构成磁力区，磁力区之间可以将磁环19相斥在炉体1的中部，使得坩埚在上升时，始终保持一定的稳定性，所述炉体1的内壁安装有限位座20，所述限位座20的内壁转动连接有限位杆21，所述限位杆21上安装有支撑块13，所述限位座20的数量为两组，另一组所述限位座20的侧面固定连接有限位夹24。

其中，所述炉体1的侧面状有保护套11，所述软铁棒9套装在保护套11内，所述保护套11的端部与磁力圈12的侧面固定连接，保护套11主要就是将软铁棒9与感应线圈10保护起来，增加软铁棒9与感应线圈10的稳定性。

其中，所述炉体1的内壁固定连接有位于软铁棒9上下两侧的支撑块13，所述支撑块13的侧面螺纹连接有螺杆14，所述螺杆14的端部转动连接有定位座15，螺杆14的设计可以将定位座15从磁力圈12上拆卸，便于磁力圈12的更换，同时增加磁力圈12在使用时的稳定性。

其中，所述定位座15的内部转动连接有定位杆16，所述定位杆16上安装有定位板17，所述支撑块13的数量为两组，另一组所述支撑块13的侧面与磁力圈12的外壁固定连接，便于将磁力圈12固定在炉体1的内部，使得磁力圈12能稳定释放磁力，将坩埚保持在炉体1的中部，增加液面的稳定性。

其中，所述磁力圈12的数量为两组，所述磁力圈12的形状为半圆形，所述磁力圈12的内圈处固定连接有磁块18，所述磁块18与磁环19为磁力相斥状态，所述磁力圈12通电后与磁环19的磁力也为相斥状态。

其中，所述限位杆21的一端贯穿并延伸至限位座20的外部，所述限位杆21的端部螺纹连接有位于限位座20外部的螺母22，所述螺母22的直径大于限位杆21与限位座20相接处的直径，增加限位杆21在使用中的稳定性。

其中，所述限位夹24的形状为半弧形，两个所述限位夹24组成圆形，所述限位夹24的直径大于籽晶轴6的直径，所述限位夹24的侧面与籽晶轴6的外壁滑动连接，进一步增加籽晶轴6在使用中的稳定性，避免籽晶轴6出现晃动。

工作原理，将多晶体硅料放入石英坩埚4内，然后加热装置7释放热量，将硅材料融化，这时籽晶轴6不断向上移动提拉晶体，同时石英坩埚4倍托杆2向上顶起，再顶起时感应线圈10通电，将磁力圈12上充斥磁力，然后磁力圈12与磁块18累积的磁力，将磁环19相斥在炉体1的中部，随着坩埚的上升，磁力圈12与磁环19相斥的力度将坩埚维持在炉体1中部，当籽晶轴6移动时，始终位于限位夹24的内部移动。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。