CN107761163B - 一种直拉单晶硅快速收尾方法 - Google Patents

一种直拉单晶硅快速收尾方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107761163B
CN107761163B CN201610700757.0A CN201610700757A CN107761163B CN 107761163 B CN107761163 B CN 107761163B CN 201610700757 A CN201610700757 A CN 201610700757A CN 107761163 B CN107761163 B CN 107761163B
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystal
crucible
ending
speed
rotation speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610700757.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107761163A (zh
Inventor
周宏坤
梁永生
冉瑞应
李博一
金雪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yinchuan Longi Silicon Materials Co Ltd
Original Assignee
Yinchuan Longi Silicon Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yinchuan Longi Silicon Materials Co Ltd filed Critical Yinchuan Longi Silicon Materials Co Ltd
Priority to CN201610700757.0A priority Critical patent/CN107761163B/zh
Publication of CN107761163A publication Critical patent/CN107761163A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107761163B publication Critical patent/CN107761163B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
    • C30B15/20—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon

Abstract

本发明公开的一种直拉单晶硅快速收尾方法，包括：前期，坩埚停止上升，提高热场温度，保持晶体生长速度、晶转、埚转速度不变，使晶体直径缩小；中期，降低晶体生长速度，驱动坩埚上升，然后降低加热功率、提高晶体和坩埚旋转速度，使热场温度上升趋势减缓；后期，坩埚停止上升，晶转、埚转速度不变，提高晶体生长速度，直至晶体直径缩小至25mm‑30mm时，将晶体提出熔硅液面，完成收尾。本发明的直拉单晶硅快速收尾方法在保持单晶硅晶体生长速度不变的前提下迅速缩小直径，然后降低晶体生长速度、提升晶体和坩埚转速、降低加热功率使热场温度上升趋势降低避免晶体尾部折断，最后迅速提升拉晶速度完成收尾，从而使得收尾时间大大缩短，成品率大大增加。

Description

一种直拉单晶硅快速收尾方法
技术领域
本发明属于单晶硅生产技术领域，具体涉及一种直拉单晶硅快速收尾方法。
背景技术
在使用直拉法拉制单晶硅时，收尾工序可以减小单晶硅晶体的直径，使得晶体尾部所受热应力的作用面减小，防止晶体提出熔硅液面时，热应力导致位错的产生。
传统的收尾工艺在晶体生长结束阶段，需要逐步将热场温度升高，同时降低晶体生长速度，使晶体直径缩小。当收尾直径缩小至5mm以下时(长度达到180-210mm)，直接提断处理，整个收尾过程需要3h-3.5h，收尾时间较长，且尾部重量也较重能达到6kg-7kg。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直拉单晶硅快速收尾方法，解决了现有的直拉单晶硅收尾工序存在的时间长、单晶硅棒尾部重量大的缺点。
本发明所采用的技术方案是：一种直拉单晶硅快速收尾方法，利用单晶炉使用直拉法拉制单晶硅棒到收尾工序后，包括以下阶段：
收尾前期，坩埚停止上升，提高加热功率使热场温度升高，同时保持晶体生长速度、晶体旋转速度以及坩埚旋转速度不变，使晶体直径迅速缩小；
收尾中期，降低晶体生长速度，同时驱动坩埚上升，坩埚上升速度小于收尾中期的晶体生长速度，保持一段时间后降低加热功率、提高晶体旋转速度和坩埚旋转速度，使热场温度上升趋势减缓；
收尾后期，坩埚停止上升，晶体旋转速度和坩埚旋转速度保持不变，同时提高晶体生长速度，直至晶体直径缩小至25mm-30mm时，将晶体提出熔硅液面，完成收尾工序。
本发明的特点还在于，
收尾前期中，加热功率提高12kW-15kW，晶体直径缩小至100mm-110mm。
收尾中期中，晶体生长速度降至50mm/h，坩埚上升速度为5mm/h，保持8min-12min后；将加热功率降低3kW-5kW，坩埚旋转速度提高至10rpm，晶体旋转速度提高至12rpm，然后保持8min-12min。
收尾后期中，坩埚停止上升后，晶体生长速度以10mm/min2的加速度快速提高。
在收尾工序之前的准备收尾阶段，加热功率为55kW-60kW，晶体生长速度为80mm/h，晶体旋转速度为10rpm，坩埚上升速度为8mm/h，坩埚旋转速度为9rpm。
本发明的有益效果是：本发明的一种直拉单晶硅快速收尾方法解决了现有的直拉单晶硅收尾工序存在的时间长、单晶硅棒尾部重量大的缺点。本发明的直拉单晶硅快速收尾方法先在保持单晶硅晶体生长速度不变的前提下迅速缩小直径，然后降低单晶炉功率使热场温度上升趋势降低避免晶体尾部折断，最后迅速提升拉晶速度完成收尾工序，从而使得收尾时间大大缩短，成品率大大增加。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供的一种直拉单晶硅快速收尾方法，利用单晶炉使用直拉法拉制单晶硅棒到收尾工序后，具体包括以下阶段：
在收尾工序之前的准备收尾阶段，加热功率为55kW-60kW，晶体生长速度80mm/h，晶体旋转速度10rpm，坩埚上升速度为8mm/h，坩埚旋转速度为9rpm；
收尾前期，坩埚上升速度调整为0，将加热功率提高12kW-15kW使热场温度升高，同时保持晶体生长速度、晶体旋转速度、坩埚旋转速度不变，使晶体直径由215mm迅速缩小至100mm-110mm，此过程大概耗时20min；
收尾中期，将晶体生长速度降低至50mm/h，同时驱动坩埚以5mm/h的速度上升，即晶体相对于坩埚以45mm/h速度上升，保持8min-10min后将加热功率降低3kW-5kW、坩埚旋转速度提高至10rpm，晶体旋转速度提高至12rpm，从而使热场温度上升趋势减缓，然后保持8min-12min；
收尾后期，坩埚停止上升，晶体旋转速度、坩埚旋转速度保持不变，晶体以10mm/min2的加速度快速生长，最终晶体上升速度达到220mm/h-240mm/h时晶体直径同步缩小至25mm-30mm时，将晶体提出熔硅液面，完成收尾工序，此过程大约耗时20min。
现有技术中，收尾工序仅仅是简单的热场温度提升、晶体上升速度逐步提升，使晶体直径逐步缩小，最终收尖的过程。而本发明的收尾方法，将收尾分为三个步骤，通过控制晶体、坩埚旋转速度及功率，来精确控制坩埚内部温度的变化，通过控制晶体上升速度、坩埚上升速度，来准确控制收尾形状，收尾前期：坩埚停止上升，晶体上升速度较快，同时热场温度较高，晶体直径能快速缩小；收尾中期：降低晶体生长速度，给定坩埚上升速度，使晶体相对上升速度较小，同时降低功率，提高晶体、坩埚旋转速度，使热场温度上升趋势降低，防止热场温度上升过高导致收尾提断；收尾后期，迅速提高晶体生长，使收尾直径迅速短小至25mm-30mm，完成收尾工序。
本发明的一种直拉单晶硅快速收尾方法具有以下优点：
1、本发明得到的单晶硅棒收尾长度约为80mm-100mm，较现有技术缩短了100mm-130mm，在多次拉晶工艺中，晶体等径长度可相应的增加100mm-130mm(多次拉晶工艺中，由于晶体只能通过隔离使用副室拉伸腔取出，副室长度有限，收尾长度越短，等径部分可拉制的长度越长)，以单炉投料量300kg计算，可增加成品率2.8％；
2、本发明的收尾时间约为1h，较现有技术缩短2h以上；
3、本发明得到的单晶硅棒尾部重量约为3kg-4kg，较现有技术节省收尾用料2kg-4kg，以单炉投料量300kg计算，可增加成品率1％；
综上所述，本发明的一种直拉单晶硅快速收尾方法在节省收尾时间2h的同时，单炉可增加成品率约3.8％，具有十分良好的经济效益。

Claims (4)

1.一种直拉单晶硅快速收尾方法，其特征在于，利用单晶炉使用直拉法拉制单晶硅棒到收尾工序后，包括以下阶段：
收尾前期，坩埚停止上升，提高加热功率使热场温度升高，同时保持晶体生长速度、晶体旋转速度以及坩埚旋转速度不变，使晶体直径迅速缩小；
收尾中期，降低所述晶体生长速度，同时驱动所述坩埚上升，所述坩埚上升速度小于收尾中期的晶体生长速度，保持一段时间后降低加热功率、提高晶体旋转速度和坩埚旋转速度，使热场温度上升趋势减缓；
收尾后期，坩埚停止上升，晶体旋转速度和坩埚旋转速度保持不变，同时提高晶体生长速度，直至晶体直径缩小至25mm-30mm时，将晶体提出熔硅液面，完成收尾工序；
所述收尾前期中，加热功率提高12kW-15kW，所述晶体直径由215mm缩小至100mm-110mm。
2.如权利要求1所述的一种直拉单晶硅快速收尾方法，其特征在于，所述收尾中期中，所述晶体生长速度降至50mm/h，所述坩埚上升速度为5mm/h，保持8min-12min后；将加热功率降低3kW-5kW，所述坩埚旋转速度提高至10rpm，所述晶体旋转速度提高至12rpm，然后保持8min-12min。
3.如权利要求1所述的一种直拉单晶硅快速收尾方法，其特征在于，所述收尾后期中，所述坩埚停止上升后，晶体生长速度以10mm/min2的加速度快速提高。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种直拉单晶硅快速收尾方法，其特征在于，在所述收尾工序之前的准备收尾阶段，所述加热功率为55kW-60kW，晶体生长速度为80mm/h，晶体旋转速度为10rpm，所述坩埚上升速度为8mm/h，所述坩埚旋转速度为9rpm。
CN201610700757.0A 2016-08-22 2016-08-22 一种直拉单晶硅快速收尾方法 Active CN107761163B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610700757.0A CN107761163B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 一种直拉单晶硅快速收尾方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610700757.0A CN107761163B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 一种直拉单晶硅快速收尾方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107761163A CN107761163A (zh) 2018-03-06
CN107761163B true CN107761163B (zh) 2020-07-24

Family

ID=61264588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610700757.0A Active CN107761163B (zh) 2016-08-22 2016-08-22 一种直拉单晶硅快速收尾方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107761163B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109750350A (zh) * 2019-03-20 2019-05-14 丽江隆基硅材料有限公司 一种调整单晶炉加热器功率的方法及单晶炉
CN112301414B (zh) * 2019-07-31 2021-07-30 内蒙古中环光伏材料有限公司 一种大尺寸单晶的收尾工艺及大尺寸单晶的制备工艺
CN110512279B (zh) * 2019-10-15 2020-06-02 宁夏银和新能源科技有限公司 能够提高收尾成功率的单晶炉收尾方法
CN112725883B (zh) * 2020-12-24 2022-03-22 宁夏盾源聚芯半导体科技股份有限公司 控制单晶硅尾部长度的方法及单晶炉收尾方法
CN113073382A (zh) * 2021-03-30 2021-07-06 广东高景太阳能科技有限公司 12吋单晶硅棒的拉制收尾工艺
CN115369482A (zh) * 2021-05-21 2022-11-22 内蒙古中环协鑫光伏材料有限公司 一种适用于吸料实验的极限拉晶工艺
CN113564691A (zh) * 2021-07-14 2021-10-29 宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司 重掺砷硅单晶收尾方法及装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5874595A (ja) * 1981-10-23 1983-05-06 Toshiba Ceramics Co Ltd 単結晶シリコン引上装置
CN104372399B (zh) * 2014-11-28 2016-11-23 英利能源（中国）有限公司 一种单晶硅收尾方法及单晶硅制备方法
CN105803519B (zh) * 2016-05-31 2018-02-13 邢台晶龙电子材料有限公司 一种m2型单晶硅快速收尾方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107761163A (zh) 2018-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107761163B (zh) 一种直拉单晶硅快速收尾方法
CN104695010B (zh) 一种快速制备大尺寸蓝宝石晶体改良泡生法
CN102242397B (zh) 一种直拉硅单晶的生产工艺
CN101974779B (zh) 一种制备<110>区熔硅单晶的方法
CN105019017A (zh) 一种降低直拉单晶硅中氧含量的方法
CN102220634B (zh) 一种提高直拉硅单晶生产效率的方法
CN105803519B (zh) 一种m2型单晶硅快速收尾方法
CN102560623B (zh) 大尺寸蓝宝石单晶的制备方法
CN110670122A (zh) 一种直拉单晶用新型籽晶及熔接工艺
CN102220633A (zh) 一种半导体级单晶硅生产工艺
CN104674340A (zh) 一种泡生法生长大尺寸蓝宝石晶体旋转缩颈引晶控制方法
CN103451718B (zh) 可连续生产的区熔炉装置及其工艺控制方法
CN103436951A (zh) 一种区熔硅单晶的拉制方法
CN107268080B (zh) 一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法
CN210636088U (zh) 一种大尺寸单晶取段收尾结构
CN112301414B (zh) 一种大尺寸单晶的收尾工艺及大尺寸单晶的制备工艺
CN102719883B (zh) 一种半导体级单晶硅生产工艺
CN103590109B (zh) 直拉单晶炉磁场装置及使用该磁场装置的拉晶方法
CN112301415B (zh) 一种大尺寸单晶取段收尾结构及其控制方法
CN211367812U (zh) 一种直拉单晶用新型籽晶
CN111717919A (zh) 一种多晶硅还原炉用硅芯的制作工艺
CN105839177A (zh) 一种大尺寸单质晶体的分阶段提拉制备方法
CN116200804A (zh) 一种大尺寸直拉单晶工艺
CN112941615B (zh) 一种区熔硅单晶的收尾方法
CN218932380U (zh) 一种降低单晶硅棒裂纹位错的收尾结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant