CN103484936A - 铸锭炉恒温加热工艺 - Google Patents

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刘耀峰
潘振东
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Abstract

本发明公开了一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热25～35分钟。采用100℃恒温加热，将硅料可能包含的水分在不污染硅料的前提下，将其迅速排出，达到提升少子寿命和硅锭成品率的功效：少子寿命提升0.8个单位以上，由原来的4.5us提升到现在的5.3us以上；硅锭成品率提升1%点以上，由原来的67%提升到现在的68%以上。

Description

铸锭炉恒温加热工艺
技术领域
本发明涉及硅料加工技术领域，尤其是一种铸锭炉恒温加热工艺。
背景技术
铸锭炉主要采用热交换法与布里曼法相结合方式来实现多晶硅料的熔化与晶体生长，在加热铸锭炉过程中，保温层和底部的隔热层闭合严密，保证了加热时内部热量不会大量外泄，保证了加热的有效性及温场的均匀性；结晶过程中，在保护气体的作用下，装有熔融硅液的坩埚不动，保温层缓慢向上移动，坩埚底部的热量通过保温层与隔热层之间的间隙发散出去，通过气体与炉壁的热量置换，逐渐降低定向块与坩埚底板的温度。在此过程中，结晶完的晶体逐步离开加热区，而熔融的硅液仍然处在加热区内。这样在结晶过程中液固界面形成比较稳定的温度梯度，有利于晶体的生长。
通常的生产工艺为：加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，每个步骤包含各工艺参数控制，实现生长可调速功能。其中加热阶段为功率控制模式，而其它阶段为温度控制模式。加热阶段的前期，在功率模式控制下，温度不在受控范围内，导致温度上升速度较快，使硅料表面水分无法及时排出，导致硅料表面与水蒸汽发生反应形成氧化硅（Si+H2O=SiO+H2），氧化硅与热场（石墨组件）在高温下发生反应形成碳化硅（即SiO+C=SiC+O），在此连续反应的情况下，会出现如下情况：
A.硅锭内部出现新杂质，此杂质会将硅片击穿，导致少子寿命偏低、硅锭成品率下降、硅锭转换效率下降等缺陷；
B.一旦氧化硅形成过程中产生的氢气无法及时排空，容易发生事故。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种铸锭炉恒温加热工艺，能提升少子寿命和硅锭成品率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热25～35分钟。
进一步地，所述加热阶段为100℃恒温下加热30分钟。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：采用100℃恒温加热，将硅料可能包含的水分在不污染硅料的前提下，将其迅速排出，达到提升少子寿命和硅锭成品率的功效：少子寿命提升0.8个单位以上，由原来的4.5us提升到现在的5.3us以上；硅锭成品率提升1%点以上，由原来的67%提升到现在的68%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例1
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热30分钟。
实施例2
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热25分钟。
实施例3
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热35分钟。
实施例4
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热27分钟。
实施例5
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热32分钟。
实施例6
一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，所述加热阶段为100℃恒温下加热31分钟。
将传统加热阶段使用温度控制模式，将硅料可能包含的水分在不污染硅料的前提下，将其迅速排出，为了防止水分导致的硅料的二次污染。在实际操作中，加热阶段设为恒温加热阶段，用热电偶将温度控制在100度，恒温30分钟，由于在此温度内，水和硅料是不发生反应的，并且水会迅速汽化，在高真空的作用下，水蒸气会被迅速排至炉腔外。
试验例
试验数据如下：
                                                 
Figure 263958DEST_PATH_IMAGE002
硅锭编号为1-n（n为1至6）的为传统工艺，硅锭编号为2-n（n为1至6）的分别对应上述实施例所制得的产品。
由上述表格可知：
1.少子寿命提升0.8个单位以上，由原来的4.5us提升到现在的5.3us以上；
2.硅锭成品率提升1%点以上，由原来的67%提升到现在的68%以上。

Claims (2)

1.一种铸锭炉恒温加热工艺，包括加热阶段、融化阶段、长晶阶段、退火阶段和冷却阶段，其特征在于：所述加热阶段为100℃恒温下加热25～35分钟。
2.如权利要求1所述铸锭炉恒温加热工艺，其特征在于：所述加热阶段为100℃恒温下加热30分钟。
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