一种方硅芯铸锭炉热场结构及制备方法与流程

文档序号:23543218发布日期:2021-01-05 20:53阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种方硅芯铸锭炉热场结构,其特征在于,包括:

炉体,所述炉体分为上炉体与下炉体;

隔热层,所述隔热层设置在所述炉体中;

立柱,所述立柱固定在所述下炉体上;

热交换台,所述热交换台固定在所述立柱上;

隔热板,所述隔热板设置在所述隔热层的底部,所述立柱穿过所述隔热板,所述隔热板能够在所述立柱上升降。

2.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述隔热层中设有加热器。

3.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述隔热板上设有隔热条。

4.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述热交换台上设有坩埚。

5.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述隔热层呈“∏”形。

6.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述坩埚内表面涂覆一层氮化硅。

7.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述加热器设有两组。

8.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述加热器的功率为0-120kw。

9.根据权利要求1所述的一种方硅芯铸锭炉热场结构,其中,所述热交换台与所述隔热板之间留有间隙。

10.一种方硅芯铸锭炉热场结构的制备方法,包括:

装料:采用纯度为6n的多晶硅原料,按要求将配好的硅料摆放装入坩埚内,坩埚内表面涂覆有一层高纯保护涂层,该涂层为氮化硅,用于防止硅料与坩埚粘黏;

投炉:将装好料的坩埚放入炉内指定位置,并合炉抽空检漏,抽空至炉内压力≤0.01mbar进入检漏;

加热熔化:漏率≤0.01mbarl/5min,进入加热熔化阶段,整个加热熔化阶段底部隔热板保持闭合状态,隔绝热量散失,降低熔化能耗,功率以15~30kwh/h升至目标温度后保持,直至硅料全部由固态转化为液态;

长晶:长晶阶段底部隔热板和侧隔热条一起向下移动,逐步打开,底部隔热板打开后,热量快速从开口位置辐射散失,形成较大的纵向温度梯度,利于硅晶体定向凝固生长,而侧隔热条随底部隔热板逐步下降,会减小长晶阶段侧部热量散失,利于侧面晶体垂直生长及长晶阶段能耗的降低。进入长晶初期,底部隔热板以30~50mm/h快速打开,加热器温度以200~300℃/h快速下降;1~2h后,底部隔热板以3~10mm/h快速打开,加热器温度以0.5~10℃/h逐步降低,控制晶体生长固液界面平稳或微凸,实现晶体的垂直长晶,直至液态硅完全凝固为固体硅;

退火冷却:当所有硅料凝固结晶后,硅锭再经过1200~1370℃热退火、控制冷却方式等步骤消除热应力,以避免硅锭出现裂缝及减少位错的增殖;

出炉:整个工艺流程结束后,冷却到≤400℃温度即可开炉,取出硅锭;

⑦熔化、长晶、退火、冷却阶段,炉体内持续通入氩气进行保护,加热硅料熔化过程中氩气的进气速度为20~60l/min,在长晶过程中氩气的进气速度为40~60l/min,退火冷却阶段为10~20l/min。


技术总结
本发明公开了一种方硅芯铸锭炉热场结构及制备方法,主要以解决热场温度分布不均匀,生长出的晶体易开裂的问题。包括:炉体,所述炉体分为上炉体与下炉体;隔热层,所述隔热层设置在所述炉体中;立柱,所述立柱固定在所述下炉体上;热交换台,所述热交换台固定在所述立柱上;隔热板,所述隔热板设置在所述隔热层的底部,所述立柱穿过所述隔热板,所述隔热板能够在所述立柱上升降。本发明获得了热场稳定、利于晶体生长、能耗降低的优点。

技术研发人员:徐永亮;李振;徐养毅;张国华
受保护的技术使用者:苏州昀丰半导体装备有限公司
技术研发日:2020.10.21
技术公布日:2021.01.05
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