[發明專利]一種多晶硅二次加料裝置及方法

在審

• 申請號: 201610825530.9
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN107815735A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 趙向陽;陳強;肖祥凱
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B35/00
• 分類號: C30B35/00;C30B29/06
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 余昌昊

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種多晶硅二次加料裝置及方法。

背景技術

半導體行業生產過程中，多晶硅鑄錠是多晶硅片生產的必不可少的重要生產環節，在設備允許的情況下提高單爐次的裝料量是降低生產成本的重要途徑。由于加料時石英坩堝中的多晶硅之間存在空隙并且硅熔體的密度大于固體硅的密度，造成多晶硅熔化后體積收縮。為了降低硅單晶生長成本，多晶硅熔化后均需要進行二次加料操作。

現有技術中的多晶硅二次加料裝置如圖1所示，其二次加料裝置1下部石英錐11為三角石英錐，置于石英管20的下端開口，在加料過程中三角石英錐11邊緣部分易被多晶硅料打碎，并易進入熔融熔體中影響單晶生長；而且連接石英錐11的是一條吊絲31，吊絲31為鉬絲，在加料時由于吊絲31與多晶硅的接觸造成硅料污染，造成晶體品質下降。

其次，現有技術中，二次加料工藝有兩種：一是均加小粒度的多晶硅原料，如圖2所示，但是這使得前期準備的制造成本大大增加。二是小粒度與大粒度分層加料，如圖3所示，但是這使得大粒度多晶硅之間間隙增大，減小了二次投料量。

因此，需要設計一種防污染，減小多晶硅之間間隙而增加二次加料量的多晶硅二次加料裝置及方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶硅二次加料裝置及方法，以解決現有的多晶硅二次加料污染和加料量小的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種多晶硅二次加料裝置，所述多晶硅二次加料裝置包括石英管、石英半球及石英柱，其中：

所述石英管為上下開口的圓管；

所述石英半球位于所述石英管下方，所述石英半球的直徑大于所述石英管直徑；

所述石英柱位于所述石英管內部，所述石英柱下端與所述石英半球連接。

可選的，在所述的多晶硅二次加料裝置中，所述石英半球的球面正對所述石英管下方開口。

可選的，在所述的多晶硅二次加料裝置中，所述石英柱上端露出所述石英管上方開口。

可選的，在所述的多晶硅二次加料裝置中，所述石英柱上端連接吊絲。

本發明還提供一種多晶硅二次加料方法，所述多晶硅二次加料方法的步驟如下：

加料：向多晶硅二次加料裝置中加入小粒度的多晶硅與中粒度的多晶硅混合組成的多晶硅，或中粒度的多晶硅與大粒度的多晶硅混合組成的多晶硅；

放料：打開石英半球，向石英坩堝中放入所述加料步驟中加入的多晶硅。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述加料次數為1或2次。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述加料次數為2次時，先加入小粒度的多晶硅與中粒度的多晶硅混合組成的多晶硅，再加入中粒度的多晶硅與大粒度的多晶硅混合組成的多晶硅。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述加料前，向多晶硅二次加料裝置中加入小粒度多晶硅。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述小粒度多晶硅的粒度小于等于3mm。。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述中粒度多晶硅的粒度范圍為3mm～45mm。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述大粒度多晶硅的粒度范圍為45mm～90mm。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述放料次數為1～3次。

可選的，在所述的多晶硅二次加料方法中，所述放料步驟中，每次放入石英坩堝中的多晶硅的平均粒度不變。

本發明提供的一種多晶硅二次加料裝置中，通過把多晶硅二次加料裝置下部的三角石英錐替換為石英半球，增加了石英半球邊緣的厚度，防止石英半球在加料時邊緣破碎，而且石英半球的坡度變得更大，多晶硅料下降更加順暢。將吊絲置換成石英柱，防止了吊絲對多晶硅料的污染。

本發明提供的一種多晶硅二次加料方法中，采用梯度混合加料方法，減小多晶硅之間的間隙大小及數目，增大二次加料量；且無需對多晶硅進行過多前期加工，降低成本。另外，多次加料時首先加入小粒度多晶硅再加入大粒度多晶硅，因為小粒度多晶硅投放入石英坩堝中時，由于本身質量輕，不易引起石英坩堝中熔融的硅料的飛濺，而且將其加入后小粒度多晶硅會浮在熔體表面上，大大減少后續投放的大粒度多晶硅與熔體接觸所產生的飛濺情況；進一步的，因為不同層硅料粒度不一樣，采用依次開口的方式，可以通過下端開口即石英半球開口的大小進行控制，分多次投放多晶硅，降低石英坩堝中熔融硅料的飛濺。

附圖說明

圖1是現有的多晶硅二次加料裝置剖面示意圖；

圖2是現有的多晶硅二次加料方法示意圖；