一种单晶硅生长控制工艺制造技术

本申请涉及一种单晶硅生长控制工艺，其包括S1：单晶炉的炉筒外侧架设磁场装置，向炉筒内部施加磁场；S2：装料；S21：在炉筒内设有同轴对准装置，在炉筒安装石墨坩埚，通过同轴对准装置在石墨坩埚内安装石英坩埚；S22：多晶放入石英坩埚内，棱角靠近石英坩埚；S3：通过同轴对准装置安装并调整籽晶，籽晶与石英坩埚同轴线；S4：抽空和捡漏，抽出炉筒内部的气体，完成抽气后，检测炉筒漏气速率；S5：熔料；S6：引晶、放肩和收尾；S7：停炉；S8：取单晶。本申请具有快速准确地调整石墨坩埚、石英坩埚和籽晶的同轴度，提高单晶硅的生产效率和质量的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅生长控制工艺
本申请涉及单晶硅生产的领域，尤其是涉及一种单晶硅生长控制工艺。
技术介绍
硅是最常见应用最广的半导体材料，通过单晶炉将单质硅熔融并以金刚石晶格排列成晶核，其晶核长成晶面取向相同的晶粒，形成单晶硅。单晶硅作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿，其主要用途是用作半导体材料和利用太阳能光伏发电、供热等。公开号为CN108823636A的中国专利公开了一种单晶硅生长装置，其是在加热用的石墨加热器的内侧配置石墨坩埚，在其内侧配置石英坩埚，并从石英坩埚内装满的原料熔融液中使结晶生长，基于切克劳斯基单晶生长法的单晶硅生长装置，在石墨加热器的外侧具有加热器外侧绝热部件，在石墨坩埚的下部具有坩埚下部绝热部件，在石墨坩埚及石英坩埚的直体部上方具有坩埚上部绝热部件，具有位于石墨坩埚的直体部外侧的坩埚外侧绝热部件，在石墨坩埚及石英坩埚的直体部内侧具有坩埚内侧绝热部件，在原料熔融液液面的上方具有隔热部件，在坩埚上部绝热部件、坩埚外侧绝热部件和坩埚内侧绝热部件的内侧所形成的保温空间内，石墨坩埚以及石英坩埚可升降。针对上述中的相关技术，专利技术人认为在石墨坩埚和石英坩埚安装时，需要处于同轴状态，并且石墨坩埚和石英坩埚的轴线与籽晶的转动轴线重合，安装过程校准工作比较麻烦，并且可能同轴度较低，影响单晶硅的生产效率和生产质量。
技术实现思路
为了快速准确地调整石墨坩埚、石英坩埚和籽晶的同轴度，提高单晶硅的生产效率和质量，本申请提供一种单晶硅生长控制工艺。本申请提供的一种单晶硅生长控制工艺采用如下的技术方案：一种单晶硅生长控制工艺，包括以下步骤：S1：单晶炉的炉筒外侧架设磁场装置，向炉筒内部施加磁场；S2：装料；S21：在炉筒内设有同轴对准装置，在炉筒安装石墨坩埚，通过同轴对准装置在石墨坩埚内安装石英坩埚；S22：多晶放入石英坩埚内，棱角靠近石英坩埚；S3：通过同轴对准装置安装并调整籽晶，籽晶与石英坩埚同轴线；S4：抽空和捡漏，抽出炉筒内部的气体，完成抽气后，检测炉筒漏气速率；S5：熔料；S6：引晶、放肩和收尾；S7：停炉；S8：取单晶。通过采用上述技术方案，通过同轴对准装置在炉筒内安装石墨坩埚、在石墨坩埚内安装同轴线的石英坩埚，使得石墨坩埚和石英坩埚均与籽晶的轴线重合，在熔料过程中，棱角靠近石英坩埚，可减少多晶熔料贴边的可能，磁场装置在炉筒内部形成横向磁场，抑制溶体内部的热对流，由此提高在引晶、放肩和收尾后单晶硅的品质。可选的，所述同轴对准装置包括竖杆，所述竖杆上端设有与炉筒内壁可拆卸连接的固定组件，所述竖杆下端设有用于校准石墨坩埚和石英坩埚同轴度的校准组件。通过采用上述技术方案，在安装石墨坩埚之前，首先在炉筒内部安装同轴对准装置，即将竖杆竖直放置在炉筒的中心线上，固定组件将竖杆与炉筒相对固定连接，竖杆下端的校准组件则将石墨坩埚和石英坩埚同轴安装校准，完成安装后，拆卸固定组件，并将同轴对准装置取下，使其不会影响单晶硅的生长工艺。可选的，所述固定组件包括设置在竖杆外侧的固定块，所述炉筒内壁上铰接有若干绕炉筒轴线均匀分布的连接件，所述连接件通过螺栓与固定块固定连接。通过采用上述技术方案，固定块与竖杆相对固定，固定块通过螺栓与连接件固定连接，从而将固定块与炉筒内壁固定连接，由此保持竖杆的位置稳定不动。可选的，所述连接件包括轴线重合的第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆一端与炉筒内壁铰接，另一端与第二连接杆螺纹连接，所述第二连接杆远离第一连接杆的一端通过螺栓固定在固定块上。通过采用上述技术方案，第一连接杆和第二连接杆螺纹连接，使得第一连接杆和第二连接杆的位置能够相对改变，由此调整固定块的位置，从而调整竖杆的位置，使得竖杆能够更加精准地校准石墨坩埚和籽晶的同轴度。可选的，所述校准组件包括设置在竖杆下端部的支撑块，所述支撑块的边缘处铰接有若干沿圆周均匀分布的套筒，所述套筒内滑动连接有支撑杆，所有所述支撑杆铰接有同一块连接块，连接块上方转动连接有移动块，所述移动块与竖杆螺纹连接。通过采用上述技术方案，转动移动块，使得移动块能够沿竖杆上下移动，并带动连接块一起移动，在连接块靠近支撑块时，支撑杆在套筒的限制下转动，同时支撑杆相对套筒滑动，使得支撑杆与竖杆的夹角变大，连接块远离支撑杆时，支撑杆反向转动，并支撑杆与竖杆的夹角变小，由此当竖杆位于石墨坩埚内部时，支撑杆远离竖杆的一端能够抵接在石墨坩埚的内壁上，从而使得石墨坩埚的轴线与竖杆的轴线重合，同理，在石墨坩埚内安装石英坩埚时，调节支撑杆相对竖杆的夹角，使得所有支撑杆远离竖杆的一端均抵接在石英坩埚的内壁，由此石墨坩埚、石英坩埚和籽晶的轴线重合，快速校准同轴度。可选的，所述支撑杆远离连接块的一端设有弧形杆，所述弧形杆的圆心与竖杆的轴线重合。通过采用上述技术方案，弧形杆提高支撑杆与石墨坩埚或石英坩埚内壁的接触面，从而提高支撑的稳定性。可选的，所述固定组件和校准组件之间设有定位块，所述定位块与竖杆螺纹连接，所述定位块边缘设有横杆。通过采用上述技术方案，转动定位块，使得定位块能够升降，设置在定位块上的横杆能够检测坩埚的水平度，由此确保石墨坩埚或石英坩埚保持水平状态，减少水平度不足而使得内部溶体倾撒的可能。可选的，所述S4中，炉筒内部抽气至极限，向炉筒内充入氩气从而洗涤炉筒，停止通入氩气并再次抽空，如此反复操作，直至炉筒内部压力小于5Pa。通过采用上述技术方案，炉筒内压力在40分钟内抽到5Pa为正常，压力无法抽到5Pa以下及氩气洗涤超过3次仍达不到要求时需报设备人员维修。可选的，封闭炉筒，等待五分钟检测炉筒内部压力，若五分钟内压力增加小于3Pa即为冷态侧漏合格。通过采用上述技术方案，记录前后压力值，计算漏气速率，从而计算是否合格。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.同轴对准装置能够在炉筒内部快速找准并安装石墨坩埚和石英坩埚，提高石墨坩埚和石英坩埚的同轴度，提高准确性，从而提高单晶硅的生产效率和质量；2.固定组件使得同轴对准装置能够相对炉筒拆装，使得同轴对准装置不会在炉筒内部对单晶硅的生长造成不利影响；3.定位块和横杆能够检测石墨坩埚和石英坩埚的水平度，从而进一步精确石墨坩埚和石英坩埚的同轴度。附图说明图1是同轴对准装置与炉筒的连接结构示意图。图2是同轴对准装置的结构示意图。附图标记说明：1、炉筒；11、坩埚轴；12、坩埚盘；13、传动杆；2、同轴对准装置；3、竖杆；4、固定组件；41、固定块；42、固定杆；43、连接件；431、第一连接杆；432、第二连接杆；44、螺栓；5、校准组件；51、移动块；52、连接块；53、支撑杆；54、支撑块；55、套筒；56、弧形杆；6、定位块；7、横杆。具体实施方式以下结合附图1-2对本申请作进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅生长控制工艺，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：单晶炉的炉筒（1）外侧架设磁场装置，向炉筒（1）内部施加磁场；/nS2：装料；/nS21：在炉筒（1）内设有同轴对准装置（2），在炉筒（1）安装石墨坩埚，通过同轴对准装置（2）在石墨坩埚内安装石英坩埚；/nS22：多晶放入石英坩埚内，棱角靠近石英坩埚；/nS3：通过同轴对准装置（2）安装并调整籽晶，籽晶与石英坩埚同轴线；/nS4：抽空和捡漏，抽出炉筒（1）内部的气体，完成抽气后，检测炉筒（1）漏气速率；/nS5：熔料；/nS6：引晶、放肩和收尾；/nS7：停炉；/nS8：取单晶。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅生长控制工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：单晶炉的炉筒（1）外侧架设磁场装置，向炉筒（1）内部施加磁场；
S2：装料；
S21：在炉筒（1）内设有同轴对准装置（2），在炉筒（1）安装石墨坩埚，通过同轴对准装置（2）在石墨坩埚内安装石英坩埚；
S22：多晶放入石英坩埚内，棱角靠近石英坩埚；
S3：通过同轴对准装置（2）安装并调整籽晶，籽晶与石英坩埚同轴线；
S4：抽空和捡漏，抽出炉筒（1）内部的气体，完成抽气后，检测炉筒（1）漏气速率；
S5：熔料；
S6：引晶、放肩和收尾；
S7：停炉；
S8：取单晶。


2.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长控制工艺，其特征在于：所述同轴对准装置（2）包括竖杆（3），所述竖杆（3）上端设有与炉筒（1）内壁可拆卸连接的固定组件（4），所述竖杆（3）下端设有用于校准石墨坩埚和石英坩埚同轴度的校准组件（5）。


3.根据权利要求2所述的一种单晶硅生长控制工艺，其特征在于：所述固定组件（4）包括设置在竖杆（3）外侧的固定块（41），所述炉筒（1）内壁上铰接有若干绕炉筒（1）轴线均匀分布的连接件（43），所述连接件（43）通过螺栓（44）与固定块（41）固定连接。


4.根据权利要求3所述的一种单晶硅生长控制工艺，其特征在于：所述连接件（43）包括轴线重合的第一连接杆（431）和第二连接杆（432），所述第一连接杆（431）一端与炉筒（1）内壁铰接，另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：范桂林，李朝红，李茂欣，沈伟华，
申请(专利权)人：上海磐盟电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31