專利名稱：單晶電磁場的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體材料行業(yè)的單晶硅生產(chǎn)設備，具體涉及一種給 單晶爐配套的電磁場。二、 背景技術常規(guī)半導體材料硅晶體生產(chǎn)都是在單晶爐內將多晶塊溶化成液體 后拉出單晶棒。由于受溫度的影響，硅液上部溫度低，底部溫度高， 自然形成環(huán)流，整個液體處在翻騰狀態(tài)，硅液中加入的導電介質分布 不均勻，在結晶為單晶體時，導電介質在晶棒斷面上的徑向分布不均 勻，導致電阻率差大，晶棒頭部、尾部電阻率不相同。當用戶需要某 一阻值范圍晶片時，只有晶棒某一部分符合要求，成品利用率比較低。 人們?yōu)榱颂岣卟牧系奈锢硇阅?，采用多種辦法對傳統(tǒng)工藝進行改進， 如針對不同區(qū)域電阻率不同，改變晶棒不同部位單晶生長的速度， 調整石英坩堝轉數(shù)、晶體的轉數(shù)，改變液面在加熱器中位置，減少液 體的溫度差等等，以期達到最優(yōu)化參數(shù)。以上種種方法對產(chǎn)品最終性 能變化影響很小。新方法一直是半導體材料科研人員尋找的目標，國 外在半導體材料領域研究比較早，首先提出了加入強磁場的概念，對 磁場間晶體生長的理論分析目前尚沒有結果。國外在試驗時采用了縱 向磁場，即磁場沿晶升方向，且很高磁場強度對產(chǎn)品性能才有影響， 實際運用中爐子、磁場在設計時同時考慮，爐子和磁場為一體，但目 前還未見有產(chǎn)品問世。這種與爐子合為一體的磁場存在著以下不足 l.受空間限制；2.受溫度影響；3.形成強磁場比較難；4.制作工藝很復雜。三、發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種專門用于為單晶爐配套的電磁場，單晶 爐加磁場后，可改善單晶硅徑向電阻率不均勻性，降低單晶硅中氧、 碳的含量，同時也能降低其他雜質含量，是單晶硅生產(chǎn)企業(yè)提高單晶 硅性能和原料利用率的關鍵設備。單晶電磁場由軛板、導磁板、磁極和極頭組成，兩軛板一端通過 導磁板連接，軛板的另一端連接磁極，兩磁極相對應，在兩磁極的相對面有極頭；兩軛板、導磁板和兩個磁極構成一個C形框架，兩軛板 分別固定在兩個立柱上，兩立柱之間有連接梁連接；在導磁板上連接 有冷卻系統(tǒng)。磁場作用于爐體兩側，兩磁極相對并相吸，磁力線平行從爐體中 穿過。兩磁極背面通過軛板，導磁板相通，形成閉合回路。每個磁極 為單獨電源，并可以通過改變電流大小，而改變磁場強度。磁極的冷 卻采用油水換熱形式。晶液在結晶過程中，由于受磁場力影響，液體 對流減弱，上下溫差小，硅液體及導電介質屬于相對靜止狀態(tài)，導電 介質分布比較均勻，從而可提高材料利用率，提高硅片性能指標。本發(fā)明磁場穩(wěn)定、可調；采用油水換熱冷卻方式，傳熱好，溫升 低；磁極極頭形狀設計合理，提高磁場的對稱度；極頭可以縱向、橫 向移動，以改變中心位置和磁場分布。對比縱向磁場設計，本發(fā)明可以對己有單晶爐進行改造，達到提 高單晶質量的要求；可對不同結構的單晶爐進行設計，滿足不同用戶 要求；相對結構簡單，生產(chǎn)成本較低。四

圖l為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本發(fā)明的磁極的結構示意圖；圖4為圖3的側視圖；圖5為本發(fā)明磁極的極頭示意圖；圖6為本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)結構示意圖。五具體實施方式
單晶電磁場由軛板6、導磁板4、磁極7和極頭8組成，兩軛板6 一端通過導磁板4連接，軛板6的另一端連接磁極7，兩磁極7相對 應，在兩磁極7的相對面有極頭8，其中磁極7與軛板6之間、軛板6 與導磁板4之間為螺栓連接。兩軛板6、導磁板4和兩個磁極7構成 一個C形框架，兩軛板6分別與兩個立柱3螺栓連接，兩立柱3之間 有連接梁2用螺栓固定。在導磁板4上連接有冷卻系統(tǒng)1。磁極7由線圈9、鐵芯10和外殼11組成。磁極7包括線圈9、鐵 芯10和殼體11，線圈9包在鐵芯10外面，線圈9和鐵芯10放在殼體 11中，線圈9的接線端子連接控制電源。極頭8由三層組成，第一層 12、第二層13、第三層14分別依次由螺栓連接在磁極7的鐵芯10、 極頭第一層12和極頭第二層13上，每一層可單獨橫向移動。極頭8 縱向、橫向都可以移動，改變磁場分布。冷卻系統(tǒng)1由油泵16、板式 換熱器17、油枕15等組成，油枕15通過管路與磁極7、油泵16和板 式散熱器17連接。
權利要求
1. 一種單晶電磁場，其特征是它由軛板(6)、導磁板(4)、磁極(7)和極頭(8)組成，兩軛板(6)一端通過導磁板(4)連接，軛板(6)的另一端連接磁極(7)，兩磁極(7)相對應，在兩磁極(7)的相對面有極頭(8)；兩軛板(6)、導磁板(4)和兩個磁極(7)構成一個C形框架，兩軛板(6)分別固定在兩個立柱(3)上，兩立柱(3)之間有連接梁(2)連接；在導磁板(4)上連接有冷卻系統(tǒng)(1)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的單晶電磁場，其特征是磁極(7)包括線 圈(9)、鐵芯卿和殼體(1D，線圈(9)包在鐵芯(1Q)外面，線圈(9)和鐵芯卿放 在殼體(ll)中，線圈(9)的接線端子連接控制電源。
3、 根據(jù)權利要求l所述的單晶電磁場，其特征是極頭(8)由三層 組成，第一層似、第二層d3)、第三層腳分別依次由螺栓連接在磁極(7) 的鐵芯卿、極頭第一層(12)和極頭第二層(13)上。
4、 根據(jù)權利要求l所述的單晶電磁場，其特征是冷卻系統(tǒng)(l)由 油泵(抑、板式換熱器(17)和油枕(15)組成，油枕(15)通過管路與磁極(7)、油 泵鵬和板式散熱器(17)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在半導體材料生產(chǎn)中給單晶爐配套的單晶電磁場，由軛板、導磁板、磁極、極頭組成，兩軛板一端通過導磁板連接，軛板的另一端連接磁極，兩磁極相對應，在兩磁極的相對面有極頭；兩軛板、導磁板和兩個磁極構成一個C形框架，兩軛板分別固定在兩個立柱上，兩立柱之間有連接梁連接；在導磁板上連接有冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明磁場穩(wěn)定、可調；可提高材料利用率，提高硅片性能指標。可以對已有單晶爐進行改造，達到提高單晶質量的要求；可對不同結構的單晶爐進行設計，滿足不同用戶要求；相對結構簡單，生產(chǎn)成本較低。
文檔編號C30B15/00GK101245487SQ200710010418
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權日2007年2月14日
發(fā)明者吳文奎, 張承臣, 李恒盛, 李朝朋, 胡占林, 邵貴成 申請人:撫順隆基磁電設備有限公司