CN214115779U - 一种温场循环晶体除杂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种温场循环晶体除杂装置，包括高温烧结炉，所述高温烧结炉的内壁安装有电阻丝固位支架，所述电阻丝固位支架上安装有多圈电阻丝，每圈电阻丝的直径从里向外依次递增；所述高温烧结炉的顶部固定连接有投放过渡炉，所述投放过渡炉的外壁分别固定连接有进气管与出气管，所述投放过渡炉的顶部可拆卸连接有炉盖，所述炉盖上安装有用于带动晶体升降的升降装置。本实用新型，有效的降低晶体内部许多的杂质缺陷，从而减少晶体内部的缺陷密度，使晶体的性能得到改善。

Description

一种温场循环晶体除杂装置

技术领域

本实用新型涉及晶体除杂技术领域，具体为一种温场循环晶体除杂装置。

背景技术

在晶体生长过程中，难免会遇到许多非故意掺入的杂质。尤其是半导体行业，一些杂质的引入会严重的影响生长出晶体的电导率，缺陷密度，以及晶体尺寸，对这些杂质的去除也就变得尤为关键。

目前已有的除杂装置主要有离子束除杂、高温烧结等，但是这些方法的除杂效率不是很高，而且条件比较苛刻，价格也比较昂贵，为了优化晶体除杂效率，降低晶体除杂的成本，本实用新型推出了一种温场循环晶体除杂装置，通过循环温场的构建来使样品内层的杂质浓度降低到一个很低的程度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种温场循环晶体除杂装置，有效的降低晶体内部许多的杂质缺陷，从而减少晶体内部的缺陷密度，使晶体的性能得到改善，解决了背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种温场循环晶体除杂装置，包括高温烧结炉，所述高温烧结炉的内壁安装有电阻丝固位支架，所述电阻丝固位支架上安装有多圈电阻丝，每圈电阻丝的直径从里向外依次递增；所述高温烧结炉的顶部固定连接有投放过渡炉，所述投放过渡炉的外壁分别固定连接有进气管与出气管，所述投放过渡炉的顶部可拆卸连接有炉盖，所述炉盖上安装有用于带动晶体升降的升降装置。

优选的，所述投放过渡炉的外壁转动连接有L型板，所述L型板上螺纹连接有限位螺钉，所述限位螺钉与所述炉盖的顶部相抵。

优选的，所述升降装置包括第一管体、第一轴承、第二管体、第一锥齿轮、螺杆、电机、安装座、第二锥齿轮，所述第一管体固定连接在所述炉盖的顶部，所述第一轴承安装在所述第一管体的内壁，所述第二管体套接在所述第一轴承的轴心，所述第一锥齿轮固定连接在所述第二管体的顶部，并且其内壁设置有内螺纹，所述内螺纹与所述螺杆螺纹连接，所述电机通过安装座安装在所述炉盖的顶部，并且其轴上套接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合，所述螺杆的内部空心，并且其中设置有用于带动晶体旋转的旋转装置。

优选的，所述第二管体的内壁固定连接有凸起，所述螺杆的表面开设有凹槽，所述凸起穿在所述凹槽中。

优选的，所述旋转装置包括转杆、第二轴承、第三锥齿轮，所述第二轴承安装在所述螺杆的内壁，所述转杆套接在所述第二轴承的轴心，所述转杆的上端套接有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，所述转杆穿出所述螺杆的下端安装有用于夹持晶体的夹持装置。

优选的，所述夹持装置包括固定板、侧板、夹持螺钉、夹板，所述固定板固定连接在所述转杆的下端，所述侧板分别固定连接在所述固定板两端的底部，所述夹持螺钉螺纹连接在所述侧板上，所述夹板固定连接在所述夹持螺钉穿进所述侧板内侧的一端上。

优选的，所述螺杆的外壁固定连接有顶板，所述顶板的底部固定连接有弹簧，所述投放过渡炉的内壁固定连接有底板。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：本实用新型，通过改善炉体内电阻丝的加热方式，利用由内而外循环加热法，来使晶体内的杂质聚集到晶体的边缘，再对晶体进行切削加工后，就能够有效的降低晶体内部许多的杂质缺陷，从而减少晶体内部的缺陷密度，使晶体的性能得到改善。

附图说明

图1为本实用新型出气管与投放过渡炉连通的立体图；

图2为本实用新型进气管与投放过渡炉连通的立体图；

图3为本实用新型高温烧结炉的侧视图；

图4为本实用新型沿图3中A-A的剖视图；

图5为本实用新型沿图4中B-B的剖视图；

图6为本实用新型沿图4中C-C的剖视图；

图7为本实用新型沿图4中D-D的剖视图。

图中：1、高温烧结炉；2、电阻丝固位支架；3、电阻丝；4、投放过渡炉；5、进气管；6、出气管；7、炉盖；8、L型板；9、限位螺钉；10、第一管体；11、第一轴承；12、第二管体；13、第一锥齿轮；14、螺杆；15、电机；16、安装座；17、第二锥齿轮；18、凸起；19、凹槽；20、转杆；21、第二轴承；22、第三锥齿轮；23、固定板；24、侧板；25、夹持螺钉；26、夹板；27、顶板；28、弹簧；29、底板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图7，本实用新型提供一种技术方案：一种温场循环晶体除杂装置，包括高温烧结炉1，高温烧结炉1的内壁安装有电阻丝固位支架2，电阻丝固位支架2上安装有多圈电阻丝3，每圈电阻丝3的直径从里向外依次递增，电阻丝3共计约15-20圈，每圈需要加热的电阻丝3都需要通过电路连接到控制器上，通过控制器调节温场，使其形成一种稳定的温度区间在400℃～1000℃之间的由内向外的扩散型温场，一次温场循环大概在5s～10s左右，同时，根据晶体尺寸的大小，可以重新确定循环周期以及循环圈数，通过此设计，改善炉体内电阻丝3的加热方式，利用由内而外循环加热法，来使晶体内的杂质聚集到晶体的边缘，再对晶体进行切削加工后，就能够有效的降低晶体内部许多的杂质缺陷，从而减少晶体内部的缺陷密度，使晶体的性能得到改善。

晶体高温烧结的温度很高，所以本案中所有的结构、装置、设备等均满足耐高温条件进行相应设置的。

高温烧结炉1的顶部固定连接有投放过渡炉4，投放过渡炉4的外壁分别固定连接有进气管5与出气管6，晶体高温烧结，一般是要在惰性气氛下进行的，所以通过进气管5可以向炉内通入惰性气体，通过出气管6将炉内混合气体排出，排出不是排往外界环境中，要进行净化，满足环保后才能排放；投放过渡炉4的顶部可拆卸连接有炉盖7，可拆卸连接的方式是：投放过渡炉4的外壁转动连接有L型板8，L型板8上螺纹连接有限位螺钉9，限位螺钉9与炉盖7的顶部相抵，通过此设计，使得炉盖7安装和拆卸更加便捷，进而为晶体的投放和取出提供了便利。

炉盖7上安装有用于带动晶体升降的升降装置，具体地，升降装置包括第一管体10、第一轴承11、第二管体12、第一锥齿轮13、螺杆14、电机15、安装座16、第二锥齿轮17，第一管体10固定连接在炉盖7的顶部，第一轴承11安装在第一管体10的内壁，第二管体12套接在第一轴承11的轴心，第一锥齿轮13固定连接在第二管体12的顶部，并且其内壁设置有内螺纹，内螺纹与螺杆14螺纹连接，电机15通过安装座16安装在炉盖7的顶部，并且其轴上套接有第二锥齿轮17，第二锥齿轮17与第一锥齿轮13相啮合，螺杆14的内部空心，并且其中设置有用于带动晶体旋转的旋转装置；当电机15带动第二锥齿轮17顺转时，带动第一锥齿轮13顺转，通过第一锥齿轮13内部的内螺纹与螺杆14螺纹连接，可以带动螺杆14下移，反之，当电机15带动第二锥齿轮17逆转时，最终带动螺杆14上移，通过此设计，可以调节晶体的高度，使得晶体能够移动到高温烧结炉1中进行烧结。

进一步地，第二管体12的内壁固定连接有凸起18，螺杆14的表面开设有凹槽19，凸起18穿在凹槽19中，通过凸起18与凹槽19的限制，使得螺杆14不能与第一锥齿轮13保持相对应静止，也就是说，螺杆14不会随第一锥齿轮13转动而转动，螺杆14只能够做竖直的直线运动，提高升降稳定性和精确度。

具体地，旋转装置包括转杆20、第二轴承21、第三锥齿轮22，第二轴承21安装在螺杆14的内壁，转杆20套接在第二轴承21的轴心，转杆20的上端套接有第三锥齿轮22，第三锥齿轮22与第二锥齿轮17相啮合，转杆20穿出螺杆14的下端安装有用于夹持晶体的夹持装置；当电机15的顺转，带动螺杆14下移至第二锥齿轮17同时与底部的第一锥齿轮13啮合、顶部的第三锥齿轮22啮合时，此时螺杆14下移完全，并且上端刚好与内螺纹脱离，此时由于第三锥齿轮22逆转，于是带动转杆20逆转，进而带动夹持装置逆转，使得晶体加热的同时伴随着旋转，提高加热的均匀性。

螺杆14的外壁固定连接有顶板27，顶板27的底部固定连接有弹簧28，投放过渡炉4的内壁固定连接有底板29，由上文可知，当第二锥齿轮17同时与底部的第一锥齿轮13啮合、顶部的第三锥齿轮22啮合时，使得顶板27随着螺杆14的下移压着弹簧28，弹簧28蓄力，等到电机15带动第二锥齿轮17逆转时，此时螺杆14受到弹簧28向上的力的作用，促使螺杆14与内螺纹重新建立起螺纹连接关系，进而可以带动螺杆14上移，带动转杆20上移，第三锥齿轮22与第二锥齿轮17脱离，带动晶体往上移，值得一提的是，弹簧28的下端与底板29不固定，仅仅是螺杆14下移时，与底板29接触，所以螺杆14上移时，弹簧28也能够上移，并且在上移之前，调节底板29正好与夹持装置的固定板23错开，这样夹持装置上移时，正好从相邻底板29之间的间隙中移走，进而为晶体的投放和取出提供了便利。

具体地，夹持装置包括固定板23、侧板24、夹持螺钉25、夹板26，固定板23固定连接在转杆20的下端，侧板24分别固定连接在固定板23两端的底部，夹持螺钉25螺纹连接在侧板24上，夹板26固定连接在夹持螺钉25穿进侧板24内侧的一端上，夹板26可以为耐高温特种橡胶或者其它材质，在夹持晶体时，顺转夹持螺钉25，促使夹板26靠近，就可将晶体夹住，反之逆转夹持螺钉25，就可将晶体松开取下。

工作原理：该温场循环晶体除杂装置使用时，首先打开炉盖7，将晶体置于夹板26间，顺转夹持螺钉25，将晶体夹持住，接着装上炉盖7，刚开始第二锥齿轮17不与第三锥齿轮22接触，当电机15带动第二锥齿轮17顺转时，带动第一锥齿轮13顺转，通过第一锥齿轮13内部的内螺纹与螺杆14螺纹连接，可以带动螺杆14下移，顶板27带动弹簧28下移，弹簧28与底板29接触挤压，直到螺杆14的上端刚好与内螺纹脱离时，第二锥齿轮17与第三锥齿轮22接触啮合，此时夹持装置带动晶体移动到快接近于电阻丝3中间位置时，螺杆14不移动了，转杆20带动晶体旋转，使得加热均匀，当烧结完毕后，电机15逆转，此时螺杆14受到弹簧28向上的力的作用，促使螺杆14与内螺纹重新建立起螺纹连接关系，进而可以带动螺杆14上移，带动转杆20上移，第三锥齿轮22与第二锥齿轮17脱离，带动晶体往上移，最后打开炉盖7取出即可，值得一提的是，晶体烧结过程中表面可能会有杂质掉落，高温烧结炉1上具有可打开和锁定的密封门，以便于将沉积在高温烧结炉1底部的杂质清理。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种温场循环晶体除杂装置，包括高温烧结炉(1)，其特征在于：所述高温烧结炉(1)的内壁安装有电阻丝固位支架(2)，所述电阻丝固位支架(2)上安装有多圈电阻丝(3)，每圈电阻丝(3)的直径从里向外依次递增；所述高温烧结炉(1)的顶部固定连接有投放过渡炉(4)，所述投放过渡炉(4)的外壁分别固定连接有进气管(5)与出气管(6)，所述投放过渡炉(4)的顶部可拆卸连接有炉盖(7)，所述炉盖(7)上安装有用于带动晶体升降的升降装置。

2.根据权利要求1所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述投放过渡炉(4)的外壁转动连接有L型板(8)，所述L型板(8)上螺纹连接有限位螺钉(9)，所述限位螺钉(9)与所述炉盖(7)的顶部相抵。

3.根据权利要求1所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述升降装置包括第一管体(10)、第一轴承(11)、第二管体(12)、第一锥齿轮(13)、螺杆(14)、电机(15)、安装座(16)、第二锥齿轮(17)，所述第一管体(10)固定连接在所述炉盖(7)的顶部，所述第一轴承(11)安装在所述第一管体(10)的内壁，所述第二管体(12)套接在所述第一轴承(11)的轴心，所述第一锥齿轮(13)固定连接在所述第二管体(12)的顶部，并且其内壁设置有内螺纹，所述内螺纹与所述螺杆(14)螺纹连接，所述电机(15)通过安装座(16)安装在所述炉盖(7)的顶部，并且其轴上套接有第二锥齿轮(17)，所述第二锥齿轮(17)与所述第一锥齿轮(13)相啮合，所述螺杆(14)的内部空心，并且其中设置有用于带动晶体旋转的旋转装置。

4.根据权利要求3所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述第二管体(12)的内壁固定连接有凸起(18)，所述螺杆(14)的表面开设有凹槽(19)，所述凸起(18)穿在所述凹槽(19)中。

5.根据权利要求3所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述旋转装置包括转杆(20)、第二轴承(21)、第三锥齿轮(22)，所述第二轴承(21)安装在所述螺杆(14)的内壁，所述转杆(20)套接在所述第二轴承(21)的轴心，所述转杆(20)的上端套接有第三锥齿轮(22)，所述第三锥齿轮(22)与所述第二锥齿轮(17)相啮合，所述转杆(20)穿出所述螺杆(14)的下端安装有用于夹持晶体的夹持装置。

6.根据权利要求5所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述夹持装置包括固定板(23)、侧板(24)、夹持螺钉(25)、夹板(26)，所述固定板(23)固定连接在所述转杆(20)的下端，所述侧板(24)分别固定连接在所述固定板(23)两端的底部，所述夹持螺钉(25)螺纹连接在所述侧板(24)上，所述夹板(26)固定连接在所述夹持螺钉(25)穿进所述侧板(24)内侧的一端上。

7.根据权利要求6所述的温场循环晶体除杂装置，其特征在于：所述螺杆(14)的外壁固定连接有顶板(27)，所述顶板(27)的底部固定连接有弹簧(28)，所述投放过渡炉(4)的内壁固定连接有底板(29)。

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