增设导气管的掺杂剂掺杂装置及单晶炉的制作方法

本实用新型涉及直拉法生产单晶硅设备技术领域，特别涉及一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置及单晶炉。

背景技术：

现有的8寸以及12寸砷、红磷n型硅单晶掺杂主要以气相挥发的掺杂方式，由于电阻率的要求，掺杂量较大。原掺杂装置的设计方案，依靠单晶炉内热量将掺杂剂气化，然后依靠氩气扩散进硅熔液，气态掺杂剂会扩散至单晶炉的副炉室和主炉室，只有部分进入石英坩埚的态掺杂剂与硅熔液接触，才能被有效利用，导致掺杂效率低，需要大量的掺杂剂进行掺杂，造成掺杂剂浪费。

技术实现要素：

有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种掺杂效率高的增设导气管的掺杂剂掺杂装置。

还有必要提出一种单晶炉。

一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置，包括石英钟罩、第一挂钩、石英杯、导气管，所述石英钟罩的顶部封闭，所述石英钟罩的底部开口，在石英钟罩内侧的顶部设有第一挂钩，所述第一挂钩包括第一钩部、第一连接部，所述第一连接部与石英钟罩连接，所述石英杯的顶部开口，所述石英杯的底部封闭，在石英杯的顶部设有吊耳，在石英杯内盛装掺杂剂，所述吊耳与第一钩部连接，所述导气管的上端与石英钟罩的底部开口对接，所述导气管的下端与石英坩埚的顶部开口对接。

优选的，所述导气管的下端的直径与石英坩埚的顶部开口的直径相等。

优选的，所述导气管的上端的直径与石英钟罩的底部开口的直径相等。

优选的，所述导气管的下端伸入至石英坩埚内腔，并与石英坩埚内的硅熔液液面接触。

优选的，所述导气管的纵截面成“工”字形。

优选的，所述导气管包括上连接段、中间段、下连接段，所述上连接段为倒梯形的喇叭口，所述中间段为一直管，所述下连接段为梯形的喇叭口，所述中间段的直径小于上连接段上端的直径，所述中间段的直径小于下连接段下端的直径。

一种单晶炉，包括副炉室，所述副炉室内设重锤、晶籽夹头、第二挂钩以及增设导气管的掺杂剂掺杂装置，所述第二挂钩包括第二钩部、第二连接部，所述石英钟罩的顶部设有用于与第二钩部连接的穿装孔，所述第二连接部与晶籽夹头连接，所述晶籽夹头与重锤连接。

优选的，所述副炉室还包括提升机构，所述提升机构与重锤连接。

优选的，所述单晶炉还包括主炉室，所述主炉室位于副炉室的下方，所述主炉室内安装有石英坩埚。

优选的，所述单晶炉还包括隔离阀，所述隔离阀安装在主炉室和副炉室的连接处。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

新的设计方案增加了导气管，气态掺杂剂全部进入导气管，然后集中进入石英坩埚，导气管的容积相比单晶炉的副炉室和主炉室的容积要小的多，掺杂剂的利用率高，避免了掺杂剂的浪费。

附图说明

图1为所述增设导气管的掺杂剂掺杂装置的结构示意图。

图2为所述单晶炉的结构示意图。

图中：增设导气管的掺杂剂掺杂装置10、石英钟罩11、第一挂钩12、石英杯13、导气管14、上连接段141、中间段142、下连接段143、石英坩埚20、副炉室30、重锤31、晶籽夹头32、第二挂钩33、提升机构34、主炉室40、隔离阀50。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

参见图1和图2，本实用新型实施例提供了一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置10，包括石英钟罩11、第一挂钩12、石英杯13、导气管14，石英钟罩11的顶部封闭，石英钟罩11的底部开口，在石英钟罩11内侧的顶部设有第一挂钩12，第一挂钩12包括第一钩部、第一连接部，第一连接部与石英钟罩11连接，石英杯13的顶部开口，石英杯13的底部封闭，在石英杯13的顶部设有吊耳，在石英杯13内盛装掺杂剂，吊耳与第一钩部连接，导气管14的上端与石英钟罩11的底部开口对接，导气管14的下端与石英坩埚20的顶部开口对接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

新的设计方案增加了导气管14，气态掺杂剂全部进入导气管14，然后集中进入石英坩埚20，导气管14的容积相比单晶炉的副炉室30和主炉室40的容积要小的多，掺杂剂的利用率高，避免了掺杂剂的浪费。

参见图1和图2，进一步，导气管14的下端的直径与石英坩埚20的顶部开口的直径相等。

参见图1和图2，进一步，导气管14的上端的直径与石英钟罩11的底部开口的直径相等。

参见图1和图2，进一步，导气管14的下端伸入至石英坩埚20内腔，并与石英坩埚20内的硅熔液液面接触。

导气管14相对石英钟罩11的一端伸入石英坩埚20内，并与硅熔液接触，进入石英坩埚20的气态掺杂剂全部进入硅熔液，提高了掺杂剂的利用率。

参见图1和图2，进一步，导气管14的纵截面成“工”字形。

采用“工”字形设计的导气管14，降低了导气管14的容积，进入导气管14的气态掺杂剂被利用的部分相对增加，提高了掺杂剂的利用率。

参见图1和图2，进一步，导气管14包括上连接段141、中间段142、下连接段143，上连接段141为倒梯形的喇叭口，中间段142为一直管，下连接段143为梯形的喇叭口，中间段142的直径小于上连接段141上端的直径，中间段142的直径小于下连接段143下端的直径。

导气管14的下连接段143为梯形的喇叭口，气态掺杂剂与硅熔液的接触面积大，提高了掺杂剂的利用率。

参见图1和图2，本实用新型实施例还提供了一种单晶炉，包括副炉室30，副炉室30内设重锤31、晶籽夹头32、第二挂钩33以及增设导气管的掺杂剂掺杂装置10，第二挂钩33包括第二钩部、第二连接部，石英钟罩11的顶部设有用于与第二钩部连接的穿装孔，第二连接部与晶籽夹头32连接，晶籽夹头32与重锤31连接。

参见图1和图2，进一步，副炉室30还包括提升机构34，提升机构34与重锤31连接。

参见图1和图2，进一步，单晶炉还包括主炉室40，主炉室40位于副炉室30的下方，主炉室40内安装有石英坩埚20。

参见图1和图2，进一步，单晶炉还包括隔离阀50，隔离阀50安装在主炉室40和副炉室30的连接处。

本实用新型实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

技术特征：

1.一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：包括石英钟罩、第一挂钩、石英杯、导气管，所述石英钟罩的顶部封闭，所述石英钟罩的底部开口，在石英钟罩内侧的顶部设有第一挂钩，所述第一挂钩包括第一钩部、第一连接部，所述第一连接部与石英钟罩连接，所述石英杯的顶部开口，所述石英杯的底部封闭，在石英杯的顶部设有吊耳，在石英杯内盛装掺杂剂，所述吊耳与第一钩部连接，所述导气管的上端与石英钟罩的底部开口对接，所述导气管的下端与石英坩埚的顶部开口对接。

2.如权利要求1所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的下端的直径与石英坩埚的顶部开口的直径相等。

3.如权利要求1所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的上端的直径与石英钟罩的底部开口的直径相等。

4.如权利要求1所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的下端伸入至石英坩埚内腔，并与石英坩埚内的硅熔液液面接触。

5.如权利要求1所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的纵截面成“工”字形。

6.如权利要求5所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管包括上连接段、中间段、下连接段，所述上连接段为倒梯形的喇叭口，所述中间段为一直管，所述下连接段为梯形的喇叭口，所述中间段的直径小于上连接段上端的直径，所述中间段的直径小于下连接段下端的直径。

7.一种单晶炉，其特征在于：包括副炉室，所述副炉室内设重锤、晶籽夹头、第二挂钩以及如权利要求1所述的增设导气管的掺杂剂掺杂装置，所述第二挂钩包括第二钩部、第二连接部，所述石英钟罩的顶部设有用于与第二钩部连接的穿装孔，所述第二连接部与晶籽夹头连接，所述晶籽夹头与重锤连接。

8.如权利要求7所述的单晶炉，其特征在于：所述副炉室还包括提升机构，所述提升机构与重锤连接。

9.如权利要求8所述的单晶炉，其特征在于：所述单晶炉还包括主炉室，所述主炉室位于副炉室的下方，所述主炉室内安装有石英坩埚。

10.如权利要求9所述的单晶炉，其特征在于：所述单晶炉还包括隔离阀，所述隔离阀安装在主炉室和副炉室的连接处。

技术总结
一种增设导气管的掺杂剂掺杂装置，包括石英钟罩、第一挂钩、石英杯、导气管，所述石英钟罩的顶部封闭，所述石英钟罩的底部开口，在石英钟罩内侧的顶部设有第一挂钩，所述第一挂钩包括第一钩部、第一连接部，所述第一连接部与石英钟罩连接，所述石英杯的顶部开口，所述石英杯的底部封闭，在石英杯的顶部设有吊耳，在石英杯内盛装掺杂剂，所述吊耳与第一钩部连接，所述导气管的上端与石英钟罩的底部开口对接，所述导气管的下端与石英坩埚的顶部开口对接，新的设计方案增加了导气管，气态掺杂剂全部进入导气管，然后集中进入石英坩埚，导气管的容积相比单晶炉的副炉室和主炉室的容积要小的多，掺杂剂的利用率高，避免了掺杂剂的浪费。

技术研发人员：周文辉;伊冉
受保护的技术使用者：宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司
技术研发日：2020.11.09
技术公布日：2021.07.02