[發(fā)明專利]一種單晶棒的生產(chǎn)工藝及設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211541972.2
• 申請(qǐng)日: 2022-12-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115821382A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張向東;章斌;王林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 衢州晶哲電子材料有限公司
• 主分類號(hào): C30B27/02
• 分類號(hào): C30B27/02;C30B29/06
• 代理公司: 衢州維創(chuàng)維邦專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33282
• 代理人: 包琳

1.一種單晶棒的生產(chǎn)工藝，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1:將多晶硅的裝料和熔化：將高純多晶硅料粉碎，并在硝酸和氫氟酸的混合溶液中清洗外表面，除去可能的金屬雜質(zhì)；將粉碎后的高純多晶硅料放入單晶爐中的石墨坩堝中；將單晶爐抽真空，再充入保護(hù)氣，最后加熱升溫，加熱溫度超過(guò)硅材料的熔點(diǎn)1412℃，使硅材料充分熔化；

步驟S2:引晶：將單晶籽晶固定在籽晶軸上，并和籽晶軸一起旋轉(zhuǎn),將籽晶緩緩下降，距液面10mm處暫停片刻，待籽晶溫度接近熔硅溫度時(shí)，將籽晶輕輕浸入熔硅，使頭部首先少量溶解，然后和熔硅形成一個(gè)固液界面；將籽晶逐步上升，與籽晶相連并離開(kāi)固液界面的硅溫度降低，形成單晶硅；

步驟S3:縮頸：快速向上提拉籽晶，使新結(jié)晶的單晶硅的直徑達(dá)到3mm，長(zhǎng)度約為此時(shí)晶體直徑的6～10倍，旋轉(zhuǎn)速度為2～10rpm；石墨坩堝沿晶體相反方向旋轉(zhuǎn)，晶體的旋轉(zhuǎn)速度比石墨坩堝快1～3倍；

步驟S4：將晶體控制到所需的目標(biāo)直徑；

步驟S5：等徑生長(zhǎng)：石墨坩堝和晶體相互反方向旋轉(zhuǎn)，晶體的旋轉(zhuǎn)速度為2.5～20rpm，石墨坩堝的旋轉(zhuǎn)速度為-1.25～-10rpm；根據(jù)熔體和單晶爐的狀況，控制晶體等徑生產(chǎn)所需長(zhǎng)度；

步驟S6：收尾降溫：晶體直徑逐漸縮小，離開(kāi)熔體；降低溫度，逐漸冷卻溫度。

2.一種生產(chǎn)單晶棒的單晶爐，適用于權(quán)利要求1所述的一種單晶棒的生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括：

第一爐室(2)，所述第一爐室(2)用于將硅料融化成硅液，第一爐室(2)上設(shè)置有第一爐口(3)；

第二爐室(4)，所述第二爐室(4)包括工作位和卸料位，第二爐室(4)通過(guò)卸料機(jī)構(gòu)(15)在工作位和卸料位之間切換，第二爐室(4)上設(shè)置有第二爐口(5)；

隔離組件(7),隔離組件(7)具有隔熱結(jié)構(gòu)；

籽晶提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述籽晶提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在第二爐室(4)上方，籽晶提拉旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括籽晶夾具(6)；

其中，所述籽晶夾具(6)能伸入第一爐室(2)逐步將硅液牽扯成棒狀并提升至第二爐室(4)，所述隔離組件(7)設(shè)置在第一爐室(2)和第二爐室(4)之間，隔離組件(7)能使第一爐室(2)和第二爐室(4)內(nèi)腔相互貫通或隔離，單晶爐上還設(shè)置有引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(8)，所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(8)用于引導(dǎo)第二爐室(4)復(fù)位至工作位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生產(chǎn)單晶棒的單晶爐，其特征在于，第二爐室(4)處于工作位時(shí)，第一爐室(2)與第二爐室(4)同軸且內(nèi)腔相互貫通，隔離組件(7)的兩端分別與第二爐口(5)和第一爐口(3)貼合，第二爐室(4)處于卸料位時(shí)，第一爐室(2)與第二爐室(4)軸線錯(cuò)開(kāi)且第二爐口(5)遠(yuǎn)離隔離組件(7)并暴露。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生產(chǎn)單晶棒的單晶爐，其特征在于，所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(8)包括：

承接件(9)，所述承接件(9)在隔離組件(7)殼體上設(shè)置多個(gè)；

引導(dǎo)件(11)，所述引導(dǎo)件(11)設(shè)置在承接件(9)上；

插接件(12)，所述插接件(12)對(duì)應(yīng)承接件(9)設(shè)置在第二爐室(4)上；

其中，引導(dǎo)件(11)用于引導(dǎo)插接件(12)準(zhǔn)確插入承接件(9)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)單晶棒的單晶爐，其特征在于，所述引導(dǎo)件(11)包括：

引導(dǎo)塊(13)，所述引導(dǎo)塊(13)端部設(shè)有凹槽，凹槽的側(cè)壁上設(shè)有軸，引導(dǎo)塊(13)設(shè)置在承接件(9)上；

引導(dǎo)滾輪(14)，所述引導(dǎo)滾輪(14)套設(shè)在凹槽的軸上；

其中，引導(dǎo)塊(13)和引導(dǎo)滾輪(14)至少設(shè)置兩個(gè)，引導(dǎo)滾輪(14)外壁之間的距離等于插接件(12)的直徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)單晶棒的單晶爐，其特征在于，所述插接件(12)設(shè)置在第二爐室(4)的底部，所述插接件(12)遠(yuǎn)離第二爐室(4)的底部呈半圓球型。