一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈
阅读说明：本技术 一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈 (High-frequency heating doping coil of zone-melting single crystal furnace ) 是由 王遵义 刘凯 吴磊 边智学 孙健 孙晨光 王彦君 于 2021-02-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈,包括线圈本体和用于将掺杂气体送入熔区的掺杂管路,所述掺杂管路设置在线圈本体内部,所述掺杂管路的出气口设置在线圈本体内侧刃口,掺杂管路沿线圈本体径向设置。本发明所述的区熔单晶炉高频加热掺杂线圈将掺杂气体集中线圈内部,经掺杂管道直接送入熔区。(The invention provides a high-frequency heating doping coil of a zone-melting single crystal furnace, which comprises a coil body and a doping pipeline for feeding doping gas into a melting zone, wherein the doping pipeline is arranged inside the coil body, a gas outlet of the doping pipeline is arranged on a cutting edge at the inner side of the coil body, and the doping pipeline is arranged along the radial direction of the coil body. The high-frequency heating doping coil of the zone-melting single crystal furnace concentrates doping gas inside the coil and directly sends the doping gas into a melting zone through a doping pipeline.)
技术领域
本发明属于区熔气掺单晶技术领域，尤其是涉及一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈。
背景技术
单晶硅生长主要有直拉法和区熔法。区熔硅单晶生长过程中，单晶及熔体不与辅料直接接触，几乎不会引入其它杂质。区熔法晶体生长时，杂质通过熔体与炉内环境存在的浓度差而向外挥发，达到提纯效果。区熔硅单晶从品质上远优于直拉硅单晶，也因此被应用于中高端电力电子器件；合理的控制单晶轴向电阻率均匀性，可提高单晶合格率，降低成本；而径向电阻率均匀性，可提高单晶品质，提升产品竞争力。
区熔硅采用气相掺杂，电阻率受单晶转速、气体对流及掺杂量波动的影响，导致单晶轴向和径向电阻率均匀性波动较大，如何避免或减小单晶转速、气体对流及掺杂波动的影响，是改善区熔硅单晶轴向电阻率均匀性的关键。
发明内容
有鉴于此，为克服上述缺陷，本发明旨在提出一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈，包括线圈本体和用于将掺杂气体送入熔区的掺杂管路，所述掺杂管路设置在线圈本体内部，所述掺杂管路的出气口设置在线圈本体内侧刃口处，掺杂管路沿线圈本体径向设置。
进一步的，所述线圈本体内部还设有便于线圈本体散热的环形冷却水路。
进一步的，所述线圈本体外侧边缘位置还设有用于对其固定的固定部，所述固定部上设有冷却水路连通的进水口和出水口。
进一步的，所述固定部包括两个固定块，其中一个固定块上设有与冷却水路一端连通的进水口，另一个固定块上设有与冷却水路另一端连通的出水口；
两个固定块上均设有用于对固定块固定的螺栓孔。
进一步的，所述冷却水路包括本体正面开置的环形凹槽，以及用于对环形凹槽密封的环形盖板，所述环形盖板与线圈本体固定连接。
进一步的，所述线圈本体上面还设有与环形盖板对应的环形凹台，所述环形凹台的深度与环形盖板的厚度相同，所述环形盖板固设在环形凹台内。
进一步的，所述掺杂管路的进气口设置在线圈本体的边缘位置；
所述冷却水路与掺杂管道接触的位置向线圈本体背面弯折形成环绕部，所述线圈本体的背面设有用于对环绕部密封的连接盖板，所述环绕部与连接盖板配合形成绕过掺杂管道的U形水路。
相对于现有技术，本发明所述的区熔单晶炉高频加热掺杂线圈具有以下优势：
本发明所述的区熔单晶炉高频加热掺杂线圈将掺杂气体集中线圈内部，经掺杂管道直接送入熔区。优点：第一，可以减小炉内氩气对流对掺杂气体浓度的影响，提高熔体表面杂质浓度的一致性，提高轴向电阻率均匀性；第二，减小自由熔体表面中心与边缘的掺杂浓度差，提高径向电阻率均匀性；第三，局部掺杂浓度升高，提高掺杂效率，节约掺杂气体，降低成本。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的线圈本体正面结构图；
图2为本发明实施例所述的线圈本体背面结构示意图；
图3为本发明实施例所述的线圈本体剖面图；
图4为本发明实施例所述的线圈本体与晶体配合使用示意图。
附图标记说明：
1、线圈本体；11、固定块；1101、螺栓孔；2、掺杂管路；21、出气口；22、进气口；3、冷却水路；31、环形盖板；32、U形水路；33、进水口；34、出水口；4、连接盖板；5、硅熔体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，一种区熔单晶炉高频加热掺杂线圈，包括线圈本体1和用于将掺杂气体送入熔区的掺杂管路2，所述掺杂管路2设置在线圈本体1内部，所述掺杂管路2的出气口21设置在线圈本体1内侧刃口处，掺杂管路2沿线圈本体1径向设置。
所述线圈本体1内部还设有便于线圈本体1散热的环形冷却水路3。
所述线圈本体1外侧边缘位置还设有用于对其固定的固定部，所述固定部上设有冷却水路3连通的进水口33和出水口34。
所述固定部包括两个固定块11，其中一个固定块11上设有与冷却水路3一端连通的进水口33，另一个固定块11上设有与冷却水路3另一端连通的出水口34；
两个固定块11上均设有用于对固定块11固定的螺栓孔1101。
所述冷却水路3包括本体正面开置的环形凹槽，以及用于对环形凹槽密封的环形盖板31，所述环形盖板31与线圈本体1固定连接。
所述线圈本体1上面还设有与环形盖板31对应的环形凹台，所述环形凹台的深度与环形盖板31的厚度相同，所述环形盖板31固设在环形凹台内，通过环形凹台的设计，使线圈本体1的正面更加平整、光滑。
所述掺杂管路2的进气口22设置在线圈本体1的边缘位置；
所述冷却水路3与掺杂管道接触的位置向线圈本体1背面弯折形成环绕部，所述线圈本体1的背面设有用于对环绕部密封的连接盖板4，所述环绕部与连接盖板4配合形成绕过掺杂管道的U形水路32。本方案的其中一个设计难题就是掺杂管路2与冷却水路3存在位置冲突，通过环形部和连接盖板4的结构设计，使冷却水路3巧妙的避开了掺杂管路2，两者互不干扰。通过更改水路结构，使冷却水路3跨过掺杂管道，掺杂气体通过掺杂管道喷到硅熔体5附近，在高温下掺杂气分解，掺杂杂质落入硅熔体5，随硅熔体5内部热对流将掺杂杂质布满整个熔体，提高熔体表面杂质浓度的一致性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。