简统化配置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，特别涉及一种简统化配置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简统化配置的掺杂剂掺杂装置。

还有必要提出一种单晶炉。

一种简统化配置的掺杂剂掺杂装置，包括石英杯、导气管，所述石英杯包括杯本体、杯顶盖、杯底板、吊耳，所述杯本体为一上下开口的筒体，所述杯本体的上开口处盖合有杯顶盖，所述杯本体的下开口处盖合有杯底板，所述杯底板上密布透气孔，所述杯本体内腔盛放掺杂剂，在杯本体的顶部设有吊耳，所述导气管的上端与杯本体的下开口对接，所述导气管的下端与石英坩埚的顶部开口对接。

优选的，所述杯本体的环壁成锥形。

优选的，所述导气管的上端的直径与杯本体的下开口的直径相等。

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倒立的“t”字形。

优选的，所述导气管包括上连接段、下连接段，所述上连接段为一直管，所述下连接段为梯形的喇叭口，所述上连接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、挂钩、提升机构以及简统化配置的掺杂剂掺杂装置，所述挂钩包括钩部、连接部，所述挂钩的钩部与吊耳连接，所述挂钩的连接部与晶籽夹头连接，所述晶籽夹头与重锤连接，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：

（1）新的设计方案省略了石英钟罩，简化了掺杂装置的结构。

（2）新的设计方案增加了导气管，掺杂剂气化后通过杯底板的透气孔进入导气管，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为所述简统化配置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：简统化配置的掺杂剂掺杂装置10、石英杯11、杯本体111、杯顶盖112、杯底板113、吊耳114、导气管12、上连接段121、下连接段122、石英坩埚20、副炉室30、重锤31、晶籽夹头32、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简统化配置的掺杂剂掺杂装置10，包括石英杯11、导气管12，石英杯11包括杯本体111、杯顶盖112、杯底板113、吊耳114，杯本体111为一上下开口的筒体，杯本体111的上开口处盖合有杯顶盖112，杯本体111的下开口处盖合有杯底板113，杯底板113上密布透气孔，杯本体111内腔盛放掺杂剂，在杯本体111的顶部设有吊耳114，导气管12的上端与杯本体111的下开口对接，导气管12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：

（1）新的设计方案省略了石英钟罩，简化了掺杂装置的结构。

（2）新的设计方案增加了导气管12，掺杂剂气化后通过杯底板113的透气孔进入导气管12，气态掺杂剂全部进入导气管12，然后集中进入石英坩埚20，导气管12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，杯本体111的环壁成锥形。

参见图1和图2，进一步，导气管12的上端的直径与杯本体111的下开口的直径相等。

参见图1和图2，进一步，导气管12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12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12相对石英杯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12的纵截面成倒立的“t”字形。

采用倒立的“t”字形设计的导气管12，降低了导气管12的容积，进入导气管12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12包括上连接段121、下连接段122，上连接段121为一直管，下连接段122为梯形的喇叭口，上连接段121的直径小于下连接段122下端的直径。

导气管12的下连接段122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、挂钩33、提升机构34以及简统化配置的掺杂剂掺杂装置10，挂钩33包括钩部、连接部，挂钩33的钩部与吊耳114连接，挂钩33的连接部与晶籽夹头32连接，晶籽夹头32与重锤31连接，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：

1.一种简统化配置的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：包括石英杯、导气管，所述石英杯包括杯本体、杯顶盖、杯底板、吊耳，所述杯本体为一上下开口的筒体，所述杯本体的上开口处盖合有杯顶盖，所述杯本体的下开口处盖合有杯底板，所述杯底板上密布透气孔，所述杯本体内腔盛放掺杂剂，在杯本体的顶部设有吊耳，所述导气管的上端与杯本体的下开口对接，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所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述杯本体的环壁成锥形。

3.如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的上端的直径与杯本体的下开口的直径相等。

4.如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，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。

5.如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，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。

6.如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管的纵截面成倒立的“t”字形。

7.如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，其特征在于：所述导气管包括上连接段、下连接段，所述上连接段为一直管，所述下连接段为梯形的喇叭口，所述上连接段的直径小于下连接段下端的直径。

8.一种单晶炉，其特征在于：包括副炉室，所述副炉室内设重锤、晶籽夹头、挂钩、提升机构以及如权利要求1所述的简统化配置的掺杂剂掺杂装置，所述挂钩包括钩部、连接部，所述挂钩的钩部与吊耳连接，所述挂钩的连接部与晶籽夹头连接，所述晶籽夹头与重锤连接，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
一种简统化配置的掺杂剂掺杂装置，包括石英杯、导气管，石英杯包括杯本体、杯顶盖、杯底板、吊耳，杯本体为一上下开口的筒体，杯本体的上开口处盖合有杯顶盖，杯本体的下开口处盖合有杯底板，杯底板上密布透气孔，杯本体内腔盛放掺杂剂，在杯本体的顶部设有吊耳，导气管的上端与杯本体的下开口对接，导气管的下端与石英坩埚的顶部开口对接，新的设计方案省略了石英钟罩，简化了掺杂装置的结构，新的设计方案增加了导气管，掺杂剂气化后通过杯底板的透气孔进入导气管，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
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