[發(fā)明專利]用于高質(zhì)量多晶硅生長的坩堝底部熱傳導(dǎo)裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711164409.7
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107723793A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃仕華;黃玉清;陳達;張若云
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙)33216
• 代理人: 朱楓

1.用于高質(zhì)量多晶硅生長的坩堝底部熱傳導(dǎo)裝置，包括石墨臺、氣冷腔和水冷腔，其特征在于：所述氣冷腔置于水冷腔上方，石墨臺置于氣冷腔上方；所述氣冷腔和水冷腔均為內(nèi)部中空的腔體結(jié)構(gòu)，氣冷腔的底部設(shè)有入氣孔，內(nèi)部設(shè)有垂直于氣冷腔底部的第一入氣管，入氣孔與第一入氣管連通；所述氣冷腔的底部設(shè)有出氣孔，出氣孔與氣冷腔內(nèi)部連通；所述水冷腔底部設(shè)有與水冷腔內(nèi)部連通的出水口與入水口，水冷腔內(nèi)設(shè)有垂直于水冷腔底部的入水管，入水管與入水口連通，位于水冷腔底部的中心位置；所述入氣孔、出氣孔、出水口與入水口各設(shè)有一控制閥門。

2.如權(quán)利要求1所述的用于高質(zhì)量多晶硅生長的坩堝底部熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于：所述氣冷腔內(nèi)的第一入氣管開口朝上，位于氣冷腔的中心位置，即第一入氣管頂端朝向石墨臺的中心位置；所述第一入氣管的頂端高于氣冷腔的內(nèi)部腔體高度的一半，低于氣冷腔頂端的內(nèi)壁高度。

3.如權(quán)利要求1所述的用于高質(zhì)量多晶硅生長的坩堝底部熱傳導(dǎo)裝置，其特征在于：所述水冷腔的入水管頂端開口朝上，即朝向氣冷腔的中心位置；所述入水管的頂端高于水冷腔的內(nèi)部腔體高度的一半，低于水冷腔頂端的內(nèi)壁高度。

4.利用權(quán)利要求1所述裝置的坩堝底部熱傳導(dǎo)方法，其特征在于：在多晶硅成核的起始階段和生長階段，提高水冷腔內(nèi)冷卻水以及氣冷腔內(nèi)氬氣的流量，使硅熔體達到較大的過冷度，增加晶核形成的幾率和生長速率，等到成核階段完成，再降低冷卻水和氬氣的流量。

5.如權(quán)利要求4所述的坩堝底部熱傳導(dǎo)方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

1）將多晶硅原料放入已經(jīng)噴涂氮化硅薄膜的坩堝內(nèi)，坩堝移入鑄錠爐內(nèi)后放置于石墨臺，并對爐體抽真空和加熱；

2）打開氣冷腔的控制閥門，通入氬氣，流量為2~3 L/min，打開水冷腔的控制閥門，通入冷卻水，流量為1~2 L/min；

3）當加熱溫度上升至1550℃，在此溫度下保持1~2小時使原料充分熔化，然后降低溫度；

4）當坩堝底部的溫度降至1410 ℃時，氣冷腔的氬氣流量增大至10~20 L/min，冷卻水的流量增大至6~10 L/min，此時為多晶硅的成核起始階段，進入生長階段；

5）1~5分鐘以后，位于坩堝外圍的保溫桶以2~3 mm/h的速度往上提拉，氣冷腔的氬氣流量減少至5~8 L/min，冷卻水的流量減少至2~3 L/min；

6）3~5小時后，保溫桶的提升速度增加至8~10 mm/h，直至多晶硅錠生長結(jié)束；

7）隨后，開始降溫；當溫度降低至1300℃、1100℃、800℃時，分別保溫2~3小時；然后，關(guān)閉爐體的加熱器、氣冷腔控制閥門和水冷腔控制閥門，讓爐體自然冷卻至室溫。