一種生產(chǎn)方硅芯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于單晶娃與多晶娃生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種生產(chǎn)方娃忍的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單晶娃是一種十分重要的半導(dǎo)體材料，其生產(chǎn)工藝的發(fā)展分為W下幾個(gè)階段： 第一階段是用鋼絲或粗管做熱載體，使用方便，生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，用粗管是為了中間可W 用酸腐蝕掉粗管用W制備區(qū)烙法單晶娃的娃料。但高溫下金屬原子擴(kuò)散影響多晶娃純度和 品質(zhì)，運(yùn)一工藝很快被娃忍熱載體取而代之。
[0003] 第二階段是區(qū)烙法生產(chǎn)娃忍（圓娃忍）：娃是半導(dǎo)體，具有溫度越高電阻越低的負(fù) 阻效應(yīng)，用區(qū)烙法拉制的娃忍在加熱后或高壓擊穿后低壓加熱成為熱載體在還原爐內(nèi)進(jìn)行 還原反應(yīng)沉積生長(zhǎng)多晶娃，生產(chǎn)的多晶娃質(zhì)量明顯提高。區(qū)烙法娃忍的生產(chǎn)工藝也幾經(jīng)變 革，從一次拉一根到一爐次拉數(shù)根W節(jié)省拆爐開(kāi)爐消耗的時(shí)間，進(jìn)而發(fā)展到用一次拉多根， 一爐次拉數(shù)次，使一爐次可W生產(chǎn)十多根娃忍，生產(chǎn)效率大大提高。但區(qū)烙法娃忍生產(chǎn)對(duì)操 作工要求較高，多根工藝自動(dòng)控制較難實(shí)現(xiàn)，娃忍又細(xì)，操作必須隨時(shí)叮著從而使勞動(dòng)強(qiáng)度 加大，生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。
[0004] 第=階段使用直拉法生產(chǎn)娃忍圓棒，經(jīng)過(guò)截頭去尾后，成為切割方娃忍的胚體，之 后通過(guò)粘棒、上棒、布線、穿線、放水、切割、下棒、分離、磨錐打孔、腐蝕清洗、檢驗(yàn)、真空包裝 等，形成所需的方娃忍。運(yùn)種娃忍圓棒切割的方娃忍少則屯八十跟，多則兩百多根，功效大 大提高。雖然功效提高，但是在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，娃忍圓棒切割方娃忍過(guò)程中出現(xiàn)隱裂的方娃忍 比較多，隱裂不但造成外觀缺陷，最重要的是影響方娃忍的輸出特性及使用，產(chǎn)生隱裂的原 因多是由于晶體生產(chǎn)過(guò)程中工藝不當(dāng)產(chǎn)生熱應(yīng)力和位錯(cuò)，再加上方娃忍切割時(shí)容易產(chǎn)生過(guò) 大的機(jī)械應(yīng)力，因此方娃忍更容易產(chǎn)生隱裂，具體工藝缺陷如下： 1. 化料結(jié)束后，原料中的雜質(zhì)未充分揮發(fā)掉，雜質(zhì)滯留在石英相蝸內(nèi)； 2. 引晶溫度未達(dá)到最佳； 3. 蝸位未在最佳位置，影響成晶困難； 4. 引晶直徑大，位錯(cuò)未排除干凈； 5. 頭部拉速過(guò)快，與所需拉制的產(chǎn)品不匹配； 6. 蝸跟比設(shè)計(jì)不合適，導(dǎo)致娃液面不在同一相對(duì)位置。
[0005] 上述工藝缺陷不但造成方娃忍隱裂，同時(shí)使生產(chǎn)的單晶娃忍圓棒的比例較低，使 廣品品質(zhì)下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就在于為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種生產(chǎn)方娃忍的方法，降低 其隱裂率，提高單晶娃忍圓棒的比例。
[0007] 本發(fā)明的目的是W下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種生產(chǎn)方娃忍的方法，包括W下步驟： 1) 投料取原生多晶娃、原生棒料、碳頭料、頭尾料、碎多晶、邊皮料與顆粒娃混合，采用 憐娃母合金作為滲雜劑，投入石英相蝸中； 2) 化料將所投物料加熱烙融，化料結(jié)束后，雜質(zhì)揮發(fā)時(shí)間為2. 5~3.化； 3) 拉晶引晶溫度保持在1225~1325°C之間；蝸位為15~82mm之間；控制引晶直徑的范 圍4~6mm，引晶長(zhǎng)度為120~180mm;頭部拉速保持在0. 88~0. 95mm/min之間，然后進(jìn)行放肩、 等晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圓棒，經(jīng)截晶、切割得到方娃忍。
[0008] 步驟1)中投料的各原料按重量份數(shù)比為：原生多晶娃：原生棒料：碳頭料：頭尾 料：碎多晶：邊皮料：顆粒娃=(30~70) : (30~40) : (20~40) : (5~10):巧~35) : (15~35):巧~ 20)，憐娃母合金的添加比例為各原料總質(zhì)量的萬(wàn)分之0. 05~0. 17。
[0009] 步驟1)中原生棒料為長(zhǎng)度200~300mm的原生多晶，投料時(shí)原生棒料立于相蝸中間 放置。
[0010] 步驟3)中通過(guò)石英相蝸的直徑、等徑的直徑、拉速、蝸升計(jì)算合理的蝸跟比，保持 拉晶液面相對(duì)位置不發(fā)生變化。
[0011] 引晶鍋位為50~70mm。
[0012] 使用本發(fā)明提供的生產(chǎn)方娃忍的方法，通過(guò)科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝，不但使方娃忍 隱裂率由之前的4~5%降低為1. 5~2%，而且大大降低了拉晶后娃忍圓棒中的多晶娃忍圓棒 比例，整根單晶娃忍圓棒的比例由之前的4%提升為21%。
【具體實(shí)施方式】[001引實(shí)施例1 本發(fā)明提供的生產(chǎn)方娃忍的方法，包括W下步驟： 1) 投料取原生多晶娃、原生棒料、碳頭料、頭尾料、碎多晶、邊皮料與顆粒娃按重量份 數(shù)比為（30~70) : (30~40) : (20~40) : (5~10):巧~3W: (15~35):巧~20)混合，采用憐娃母 合金作為滲雜劑，憐娃母合金根據(jù)計(jì)算結(jié)果添加，一般添加比例為各原料總質(zhì)量的萬(wàn)分之 0. 05~0. 17,投入石英相蝸中；原生棒料為長(zhǎng)度200~300mm的原生多晶，替代部分原生多晶 娃，投料時(shí)原生棒料立于相蝸中間放置，碎多晶和顆粒娃填補(bǔ)縫隙，可W增加單爐投料量 18kg左右（23寸相蝸)，從而增加了方娃忍4~16根/爐，減低了生產(chǎn)成本； 2) 化料將所投物料加熱烙融，化料結(jié)束后，為了充分將原料中的雜質(zhì)揮發(fā)掉，比原來(lái) 增加1. 5~2.化的揮發(fā)時(shí)間，總計(jì)揮發(fā)時(shí)間為2. 5~3.化； 3) 拉晶引晶最佳溫度保持在1225~1325°C之間；最佳蝸位為15~82mm之間；控制引 晶直徑的范圍4~6mm，引晶長(zhǎng)度為120~180mm，充分將引晶過(guò)程中的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力排除 掉；降低并穩(wěn)定頭部拉速，保持在0. 88~0. 95mm/min之間，使拉速平穩(wěn)過(guò)渡，避免拉速與溫 度的劇烈波動(dòng)，通過(guò)石英相蝸的直徑、等徑的直徑、拉速、蝸升計(jì)算合理的蝸跟比，保持拉晶 液面相對(duì)位置不發(fā)生變化；然后進(jìn)行放肩、等晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圓棒，經(jīng)截晶、切割得到方娃忍。
[0014] 本發(fā)明生產(chǎn)方娃忍的原料中使用原生棒料替代部分原生多晶娃，提高單爐投料 量，且未使用雜質(zhì)較多的鍋底料，并進(jìn)一步在化料結(jié)束后增加雜質(zhì)揮發(fā)時(shí)間，減少雜質(zhì)滯 留；然后科學(xué)合理的控制拉晶過(guò)程，消除內(nèi)應(yīng)力和位錯(cuò)，減少方娃忍隱裂率，提高了單晶娃 忍圓棒的比例，獲得了良好的產(chǎn)品品質(zhì)。
[001引 實(shí)施例2 本發(fā)明提供的生產(chǎn)方娃忍的方法，包括W下步驟： 1) 投料取原生多晶娃50kg、原生棒料30kg、碳頭料30kg、頭尾料8kg、碎多晶20kg、邊 皮料20kg與顆粒娃IOkg混合，加入2g憐娃母合金作為滲雜劑，投入石英相蝸中； 2) 化料將所投物料加熱烙融，化料結(jié)束后，雜質(zhì)揮發(fā)時(shí)間為化； 3) 拉晶引晶最佳溫度保持在1300C;引晶蝸位為60. 5mm;巧制引晶直徑5mm，引晶 長(zhǎng)度為150mm，充分將引晶過(guò)程中的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力排除掉；降低并穩(wěn)定頭部拉速，保持 在0. 9mm/min，使拉速平穩(wěn)過(guò)渡，避免拉速與溫度的劇烈波動(dòng)，通過(guò)石英相蝸的直徑、等徑的 直徑、拉速、蝸升計(jì)算合理的蝸跟比，保持拉晶液面相對(duì)位置不發(fā)生變化；然后進(jìn)行放肩、等 晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圓棒，經(jīng)截晶、切割得到方娃忍。
[0016] 實(shí)施例3-16中生產(chǎn)方娃忍的工藝參數(shù)見(jiàn)表1-2,其他同實(shí)施例2。
[0017] 表1實(shí)施例3-9生產(chǎn)方娃忍的工藝參數(shù)表
[0018] 表2實(shí)施例10-16生產(chǎn)方娃忍的工藝參數(shù)表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生產(chǎn)方硅芯的方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 投料取原生多晶硅、原生棒料、碳頭料、頭尾料、碎多晶、邊皮料與顆粒硅混合，采用 磷硅母合金作為摻雜劑，投入石英坩堝中； 2) 化料將所投物料加熱熔融，化料結(jié)束后，雜質(zhì)揮發(fā)時(shí)間為2. 5~3. 5h ; 3 )拉晶引晶溫度保持在1225~1325 °C之間；堝位為15~82mm之間；控制引晶直徑的范 圍4~6mm，引晶長(zhǎng)度為120~180mm ;頭部拉速保持在0? 88~0. 95mm/min之間，然后進(jìn)行放肩、 等晶、收尾工序； 4)切割方硅芯拉晶后形成的硅芯圓棒，經(jīng)截晶、切割得到方硅芯。2. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方硅芯的方法，其特征在于步驟1)中投料的各原料按重量 份數(shù)比為：原生多晶硅：原生棒料：碳頭料：頭尾料：碎多晶：邊皮料：顆粒硅=(30~70) :(30~40) : (20~40) : (5~10) : (5~35) : (15~35) : (5~20)，磷硅母合金的添加比例為各原料總 質(zhì)量的萬(wàn)分之〇. 05~0. 17。3. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方硅芯的方法，其特征在于步驟1)中原生棒料為長(zhǎng)度 200~300mm的原生多晶，投料時(shí)原生棒料立于坩堝中間放置。4. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方硅芯的方法，其特征在于步驟3)中通過(guò)石英坩堝的直 徑、等徑的直徑、拉速、堝升計(jì)算合理的堝跟比，保持拉晶液面相對(duì)位置不發(fā)生變化。5. 如權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)方硅芯的方法，其特征在于引晶鍋位為50~70 mm。
【專(zhuān)利摘要】一種生產(chǎn)方硅芯的方法，取原生多晶硅、原生棒料、碳頭料、頭尾料、碎多晶、邊皮料與顆粒硅混合；將所投物料加熱熔融，化料結(jié)束后，雜質(zhì)揮發(fā)時(shí)間為2.5~3.5h；然后進(jìn)行拉晶，引晶溫度保持在1225~1325℃之間；堝位為15~82mm之間；控制引晶直徑的范圍4~6mm，引晶長(zhǎng)度為120~180mm；頭部拉速保持在0.88~0.95mm/min之間，然后進(jìn)行放肩、等晶、收尾工序；切割方硅芯。使用本發(fā)明提供的生產(chǎn)方硅芯的方法，通過(guò)科學(xué)合理的生產(chǎn)工藝，不但使方硅芯隱裂率由之前的4~5%降低為1.5~2%，而且大大降低了拉晶后硅芯圓棒中的多晶硅芯圓棒比例，整根單晶硅芯圓棒的比例由之前的4%提升為21%。
【IPC分類(lèi)】C30B29/06, C30B15/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105154972
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510525356
【發(fā)明人】林會(huì)社, 郭艷旗, 盧從輝
【申請(qǐng)人】河南協(xié)鑫光伏科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年8月25日