CN110230092A - 一种单晶硅生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种单晶硅生产工艺。一种单晶硅生产工艺，所述的单晶硅生产工艺包括以下工序：拆炉、装料、熔料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉；其中，所述的放肩过程的参数设定中，肩部长度与晶体直径匹配，并通过定角度放肩拉速系数来调节拉速，来达到预设的拉晶角度。本发明所述的一种单晶硅生产工艺，通过控制温控器功率按照参数设定进行升降，不采用红外测温仪，完全避免了红外测温仪测温不准导致影响拉晶的情况；新工艺可实现：定角度放肩、去除模拟量异常对拉晶的影响、为后期降本作系统储备的技术效果，还可以减小人工对生产过程的影响，实现自动化生产。

Description

一种单晶硅生产工艺

技术领域

本发明属于单晶硅技术领域，具体涉及一种单晶硅生产工艺。

背景技术

单晶炉是以直拉法从熔化的多晶硅熔液中生长硅单晶的专用设备。单晶炉生产过程包括以下工序：拆炉-装料-熔料-引晶-放肩-转肩-等径-收尾-停炉。而等径控制是单晶炉自动控制的核心。单晶直径在生长过程中可受到温度、拉速、转速、坩埚升速、保护气体的流速与温度等因素的影响。在忽略一些干扰因素影响情况下，单晶等径生长主要受温度和拉速影响。因此，炉内热场和生长速度的精确是单晶等径控制的重点。

目前单晶炉的自动化控制系统，它包括红外测温仪、电气控制柜、工作台和加热炉，所述红外测温仪的信号输出端与电气控制柜的信号输入端连接，红外测温仪检测到加热炉的温度信号并传递给电气控制柜；所述电气控制柜和工作台双向连接，工作台显示电气控制柜的状态信息，并通过操作工作台改变电气控制柜的运行参数；所述电气控制柜的信号输出端与加热炉的信号输入端连接，加热炉的加热过程受电气控制柜控制。

现有程序红外测温仪检测到加热炉的温度信号传递给电气控制柜，电控柜根据对反馈信息，以及设定参数对各工序的拉速、温度调节控制。

在热场安装时需要安装取光孔，可极易将取光孔装偏，将取光孔装偏，当完全避开红外测温仪时，则无法实时检测到加热炉的温度信号，或者安装时挡住部分，则电控柜根据对反馈信息调节时，易调节过头，导致放肩过程中存在问题，影响单晶棒头部品质和拉晶成功率。

有鉴于此，本发明提出一种新的单晶硅生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单晶硅生产工艺，该生产工艺去避免了光孔装偏时，模拟量异常时对拉晶的影响，新增定角度放肩程序，降低放肩放飞的情况，以及为后期热场实现碳碳化作系统储备。

为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

一种单晶硅生产工艺，所述的单晶硅生产工艺包括以下工序：拆炉、装料、熔料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉；

其中，所述的放肩过程的参数设定中，肩部长度与硅芯晶体直径匹配，并通过定角度放肩拉速系数来调节拉速，来达到预设的拉晶角度。

进一步的，所述的引晶完成后，通过控制温控器功率进行降温。

再进一步的，所述降温过程不少于3次。

再进一步的，所述降温过程为4-6次。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

按照本发明提供的单晶硅生产工艺，通过控制温控器功率按照参数设定进行升降，不采用红外测温仪，完全避免了红外测温仪测温不准导致影响拉晶的情况；新工艺可实现：定角度放肩、去除模拟量异常对拉晶的影响、为后期降本作系统储备的技术效果，还可以减小人工对生产过程的影响，实现自动化生产。

经过实践后，新工艺的拉晶成功率比现有技术高35％，且单晶棒头部品质好。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明一种单晶硅生产工艺，达到预期发明目的，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种单晶硅生产工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

下面将结合具体实施例对本发明一种单晶硅生产工艺做进一步的详细介绍：

本发明的技术方案为：

单晶硅生产工艺包括以下工序：拆炉、装料、熔料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉。

其中，引晶完成后，通过控制温控器功率进行多次降温，完成放肩；放肩过程中，参数设定肩部长度与硅芯直径相匹配(即肩部长度与硅芯直径相同)，并通过定角度放肩拉速系数调节拉速，升降拉速。当硅芯直径增长过快时，系统会提前升拉速(定角度放肩拉速系数*设定拉速)，避免放肩放方断棱。

其余未详说的工艺步骤与现有技术相同。

在放肩过程中，为了达到预设的拉晶角度，人工输入定角度放肩拉速系数，然后系统会根据定角度放肩拉速系数进行计算，计算出拉速，从而达到预设的拉晶角度，同时可以计算出合适的温度，通过控制温控器功率来控制温度。在拉晶过程中，直径生长越快，拉速越慢。

优选的，通过控制温控器功率进行不少于3次的降温。

进一步优选的，通过控制温控器功率进行4-6次的降温。

按照本发明提供的单晶硅生产工艺，按照参数设定进行拉速的升降，和通过控制温控器功率进行降温。新工艺可实现：

(1)定角度放肩

单晶炉生产过程包括以下工序：拆炉-装料-熔料-引晶-放肩-转肩-等径-收尾-停炉。

其中，放肩是当引晶工序完成后经过调整单晶炉加热功率及温效输出，降低温度与拉速，来控制放肩质量、速度、形状。肩的形状因直径快速放大而变成方形，严重时导致位错的产生而失去单晶的结构。目前，放肩存在的问题：a、放肩时间长，放肩高度过高浪费原料及影响单晶棒头部品质。b、降温不规范、出现降温后放方断棱、锥肩等问题。

采用本发明的技术方案后，当直径增长过快时，系统会提前升拉速(定角度放肩拉速系数*设定拉速)，避免放肩放方断棱。

(2)去除模拟量异常对拉晶的影响

当热场安装时将取光孔装偏，完全避开红外测温仪，则无法实时检测到加热炉的温度信号，或者安装时挡住部分，则电控柜根据对反馈信息调节时，易调节过头。现有系统过于依赖检测信号。

新系统通过参数设定，直接升降功率，避免了模拟量异常导致热场温度过高或者过低。

(3)为后期降本作系统储备

目前，热场部件大部分材质为石墨，为降低成本，后期热场采用拼接部件，石墨拼接部件人员拆装易损坏，使用寿命短，碳碳复合材质较石墨使用寿命长，后期热场实行碳碳化。碳碳复合材质导热系数是石墨的六分之一，需在碳碳保温桶开孔，红外测温仪透过取光孔、保温桶上开的孔，检测热场温度信号，当保温桶装偏时，红外测温仪测温不准，影响拉晶。

新工艺通过参数设定，直接升降功率，达到合适的温度，完全避免了红外测温仪测温不准导致影响拉晶的情况。

实施例1.

单晶硅生产工艺包括以下工序：拆炉、装料、熔料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉。

其中，引晶完成后，通过控制温控器功率进行6次降温，完成放肩；放肩过程中，参数设定肩部长度与硅芯直径相匹配，并通过定角度放肩拉速系数调节拉速，升降拉速。当硅芯直径增长过快时，系统会提前升拉速(定角度放肩拉速系数*设定拉速)，避免放肩放方断棱。

同时计算出合适的温度，通过控制温控器功率来控制温度。其余未详说的工艺步骤与现有技术相同。

本实施例在2018年10月用于新疆晶科能源有限公司三期车间炉台，运行一段时间后，设计系统工序在炉台上稳定运行，运行效果良好，拉晶成功率比现有技术高35％，且单晶棒头部品质好。

本实施例所述的一种单晶硅生产工艺，通过控制温控器功率按照参数设定进行升降，不采用红外测温仪，完全避免了红外测温仪测温不准导致影响拉晶的情况；新工艺可实现：定角度放肩、去除模拟量异常对拉晶的影响、为后期降本作系统储备的技术效果，还可以减小人工对生产过程的影响，实现自动化生产。

以上所述，仅是本发明实施例的较佳实施例而已，并非对本发明实施例作任何形式上的限制，依据本发明实施例的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明实施例技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种单晶硅生产工艺，其特征在于，所述的单晶硅生产工艺包括以下工序：拆炉、装料、熔料、引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉；

其中，所述的放肩过程的参数设定中，肩部长度与硅芯晶体直径匹配，并通过定角度放肩拉速系数来调节拉速，来达到预设的拉晶角度。

2.根据权利要求1所述的单晶硅生产工艺，其特征在于，

所述的引晶完成后，通过控制温控器功率进行降温。

3.根据权利要求2所述的单晶硅生产工艺，其特征在于，

所述降温过程不少于3次。

4.根据权利要求3所述的单晶硅生产工艺，其特征在于，

所述降温过程为4-6次。