[發明專利]一種方硅芯鑄錠爐熱場結構及制備方法

在審

• 申請號: 202011132224.X
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112176407A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 徐永亮;李振;徐養毅;張國華
• 申請（專利權）人: 蘇州昀豐半導體裝備有限公司
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 徐鳴

1.一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其特征在于，包括：

爐體，所述爐體分為上爐體與下爐體；

隔熱層，所述隔熱層設置在所述爐體中；

立柱，所述立柱固定在所述下爐體上；

熱交換臺，所述熱交換臺固定在所述立柱上；

隔熱板，所述隔熱板設置在所述隔熱層的底部，所述立柱穿過所述隔熱板，所述隔熱板能夠在所述立柱上升降。

2.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述隔熱層中設有加熱器。

3.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述隔熱板上設有隔熱條。

4.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述熱交換臺上設有坩堝。

5.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述隔熱層呈“∏”形。

6.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述坩堝內表面涂覆一層氮化硅。

7.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述加熱器設有兩組。

8.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述加熱器的功率為0-120kw。

9.根據權利要求1所述的一種方硅芯鑄錠爐熱場結構，其中，所述熱交換臺與所述隔熱板之間留有間隙。

10.一種方硅芯鑄錠爐熱場結構的制備方法，包括：

裝料：采用純度為6N的多晶硅原料，按要求將配好的硅料擺放裝入坩堝內，坩堝內表面涂覆有一層高純保護涂層，該涂層為氮化硅，用于防止硅料與坩堝粘黏；

投爐：將裝好料的坩堝放入爐內指定位置，并合爐抽空檢漏，抽空至爐內壓力≤0.01mbar進入檢漏；

加熱熔化：漏率≤0.01mbarl/5min，進入加熱熔化階段，整個加熱熔化階段底部隔熱板保持閉合狀態，隔絕熱量散失，降低熔化能耗，功率以15～30Kwh/h升至目標溫度后保持，直至硅料全部由固態轉化為液態；

長晶：長晶階段底部隔熱板和側隔熱條一起向下移動，逐步打開，底部隔熱板打開后，熱量快速從開口位置輻射散失，形成較大的縱向溫度梯度，利于硅晶體定向凝固生長，而側隔熱條隨底部隔熱板逐步下降，會減小長晶階段側部熱量散失，利于側面晶體垂直生長及長晶階段能耗的降低。進入長晶初期，底部隔熱板以30～50mm/h快速打開，加熱器溫度以200～300℃/h快速下降；1～2h后，底部隔熱板以3～10mm/h快速打開，加熱器溫度以0.5～10℃/h逐步降低，控制晶體生長固液界面平穩或微凸，實現晶體的垂直長晶，直至液態硅完全凝固為固體硅；

退火冷卻：當所有硅料凝固結晶后，硅錠再經過1200～1370℃熱退火、控制冷卻方式等步驟消除熱應力，以避免硅錠出現裂縫及減少位錯的增殖；

出爐：整個工藝流程結束后，冷卻到≤400℃溫度即可開爐，取出硅錠；

⑦熔化、長晶、退火、冷卻階段，爐體內持續通入氬氣進行保護，加熱硅料熔化過程中氬氣的進氣速度為20～60L/min，在長晶過程中氬氣的進氣速度為40～60L/min，退火冷卻階段為10～20L/min。