【技术实现步骤摘要】
细小柱状晶硅靶材基体的铸锭制备方法及其制备设备
[0001]本专利技术属于机械加工设备
，具体涉及一种细小柱状晶硅靶材基体的铸锭制备方法及其制备设备。
技术背景
[0002]硅靶材是一种重要的溅射靶源，采用磁控溅射镀膜技术制备的薄膜层，可以使元器件具备更佳的光学性、介电性及抗蚀性能等，已经被广泛应用于电子及信息产业，如集成电路、信息存储、高清液晶显示屏、触摸屏、电子控制器件等产品领域。硅靶材产品从组织结构上可以分为单晶硅靶和多晶硅靶,单晶硅靶通常是经单晶炉提拉法制得单晶圆棒毛坯基体，多晶硅靶则常规通过多晶铸锭炉定向凝固法制得多晶方锭毛坯基体，然后再经过切割、磨削、抛光、清洗等机加工序制成成品靶材。随着磁控溅射镀膜技术快速发展及其应用领域不断拓展，硅靶材向着高纯度、高密度、组织结构一致、成分分布均匀及外形大尺寸化发展。对于硅靶材基体内在质量要求，单晶结构更佳，但目前单晶硅圆棒拉制设备（单晶炉）无法满足基体横截面尺寸大于400mm的要求，且单晶制备能耗高对应的成本也较高，这就对自身具有大尺寸、低能耗优势的多晶方锭定向凝固（...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.细小柱状晶硅靶材基体的铸锭设备，所述铸锭设备为多晶铸锭炉，包括上炉体、下炉体、隔热笼、石英陶瓷坩埚、顶加热器件、四周侧加热器件、石墨热交换台，石英陶瓷坩埚外壁上设置有坩埚石墨护板和碳/碳复合保温方框，其间填充石墨软毡并压覆条状石墨块，石英陶瓷坩埚与隔热笼之间设置有升高的四周侧加热器件，其特征在于，在坩埚石墨护板外周设置石墨软毡、碳/碳复合保温方框及条状石墨块，在上炉体内壁上安装有非接触电磁搅拌装置。2.细小柱状晶硅靶材基体的铸锭制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）优化多晶铸锭炉热场的均匀性，为柱状晶生长提供有利条件：多晶铸锭炉择优选取具有五面电阻加热系统和只是下降坩埚石墨热交换台开启隔热笼运动功能的铸锭炉，优化措施：将五面电阻加热系统的四周侧加热器件在隔热笼内部空间允许条件下提升50～80mm，或设计将四周侧加热器件高度缩短50～80mm，拉开侧加热器与坩埚底部距离，缩小坩埚中心温度与坩埚四周侧部、边角温度差值，减缓常规铸锭结晶工艺生长（中心先结晶，边角再结晶）固液界面中心微凸趋势，同时也可部分消除因固液界面微凸生长产生的边角热应力集中；将常规的G5、G6、G7石英陶瓷坩埚（不同型号铸锭炉使用不同规格的坩埚）在生产厂商定制长宽外形尺寸缩小90mm的坩埚，相应的坩埚石墨护板长度也减少90mm，在石墨护板外侧设置高度与最终铸锭结晶方锭高度基本一样的碳/碳复合材质5mm薄壁正方环形保温框，保温框与石墨护板之间填充厚度为30～35mm石墨软毡，石墨软毡上压覆宽度相当的条状石墨块；目的是起到坩埚四周侧部隔热保温作用，减弱铸锭晶体生长时因坩埚缓慢下降，炉内保护气体热对流带走坩埚侧部的热量，杜绝坩埚侧部、边角提前结晶形核，使结晶固液界面更佳水平平直，有利于晶体自下而上的柱状晶粒生长；（2）增设非接触硅液电磁搅拌装置，动态晶粒细化增加形核速率：在晶体生长过程中，采用搅拌或振动方法加强液相内熔体相对于固液界面的运动，将有利于获得细小的晶体；所述非接触电磁搅拌装置属于水平旋转电磁搅拌器，由12组电磁搅拌装置线圈感应器、一个低频电源、一套水冷循环和一个独立的控制系统组成；电磁搅拌器在多晶铸锭炉内坩埚周围施加，产生的低频交变电磁场穿透隔热笼、坩埚隔热保温层，直接作用于坩埚熔融硅液上，相当于磁场以一定的速度切割硅液，使硅液内部产生感应电流，该感应电流又与电磁场相互作用产生电磁力，从而驱动硅液作水平低速有规律旋转运动，达到无接触搅拌的目的；（3）调整多晶铸锭工艺配方参数，延缓晶体生长速率：多晶铸锭工艺配方参数是定向凝固精准控温的保证, 它是可以通过控制温度热场变化改变硅晶体生长速率的，延缓晶体生产速率可抑制晶粒长大，是细化晶粒行而有效的工艺手段之一，其工艺流程包括装料抽真空、加热、熔化、长晶、退火、冷却出炉工序步骤。3.根据权利要求2所述的细小柱状晶硅靶材基体的铸锭制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛旺，范占军，杜朋轩，盛之林，谢永龙，
申请(专利权)人：宁夏高创特能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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