硅零件用多晶硅铸锭退火工艺制造技术

本发明专利技术涉及多晶硅铸锭技术领域，公开了一种硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，包括以下步骤：长晶阶段，将铸锭炉的温度从1410～1430℃经过26～30h逐渐降低到1390～1400℃，在长晶过程中，将铸锭炉内的隔热笼从0～3位升到25～28位；退火准备，中心长晶透顶后5～6h内将铸锭炉的温度降低至1380～1390℃，隔热笼下降至15～18位；退火阶段，隔热笼降至0～3位，铸锭炉的温度降至1320～1380℃，并保持3～4h时间，然后铸锭炉的功率提高10～20kW，炉底温度比炉顶温度高20～50℃，并保持0.5～1.5h时间；降温阶段，隔热笼从0～3位上升至28～30位，向炉内通入氩气，炉内温度降低到350℃后取出硅锭。本发明专利技术显著提高了后端硅零件加工的稳定性，提高了出成率。出成率。出成率。

【技术实现步骤摘要】
硅零件用多晶硅铸锭退火工艺


[0001]本专利技术涉及多晶硅铸锭
，尤其涉及一种硅零件用多晶硅铸锭退火工艺。

技术介绍

[0002]多晶硅，是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅具有半导体性质，是极为重要的优良半导体材料，广泛应用于集成电路、光学显示等领域，是制造半导体收音机、录音机、电冰箱、彩电、录像机、电子计算机等产品的基础材料，通过对定向凝固后得到的多晶硅铸锭进行多环节机械加工可以得到多晶硅零件。目前多晶铸锭工艺包括加热、熔化、长晶、退火和冷却五个阶段。
[0003]现有技术中至少存在如下问题：现有退火工艺在完成设定温度后，直接进入无功率冷却阶段，由于多晶硅铸锭炉内部存在横向的温度梯度，且各处温度不均匀，造成硅锭应力无法有效释放，不利于后端硅零件的加工，产生多晶硅零件在加工过程中出现加工完整性差、应力大导致加工损伤等难题，进而导致产品的出成率低、稳定性差。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的不足，研制一种硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，本专利技术既能保证硅锭边角的外观完整性，又能够降低硅锭整体应力，显著提高了后端硅零件加工的稳定性，提高了出成率。
[0005]本专利技术解决技术问题的技术方案为：硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，包括加热阶段和熔化阶段，还包括以下步骤：
[0006]S1、长晶阶段，硅料完全熔化后，将铸锭炉的温度从1410～1430℃经过26～30h逐渐降低到1390～1400℃，在长晶过程中，将铸锭炉内的隔热笼从0～3位升到25～28位，使熔化的硅料长晶；
[0007]S2、退火准备，中心长晶透顶后5～6h内将铸锭炉的温度降低至1380～1390℃，隔热笼下降至15～18位；
[0008]S3、退火阶段，隔热笼降至0～3位，铸锭炉的温度降至1320～1380℃，并保持3～4h时间，然后铸锭炉的功率提高10～20kW，炉底温度比炉顶温度高20～50℃，并保持0.5～1.5h时间；
[0009]S4、降温阶段，退火结束后，隔热笼从0～3位上升至28～30位，向铸锭炉内通入大流量氩气，使铸锭炉内温度降低到340～360℃后取出硅锭。
[0010]作为优化，加热阶段向铸锭炉装入纯度高于99.99999％的硅料，抽真空后加热，使石墨器件、隔热层、硅料以及炉内的湿气蒸发，并在2～3h时间内达到1100～1200℃。
[0011]作为优化，加热阶段向铸锭炉通入氩气作为保护气，使炉内压力保持在40～60KPa。
[0012]作为优化，通入氩气后，将坩埚内温度在3～5h内到达1540～1550℃进入熔化阶
段。
[0013]作为优化，加热阶段过程中隔热笼始终在0～3位。
[0014]作为优化，熔化阶段，硅料在1540～1550℃范围内保温8～10h。
[0015]作为优化，熔化阶段过程中隔热笼始终在0～3位，直至硅料完全熔化，完成跳步，然后经过1.5～2h从1540～1550℃降至1410～1430℃，进入S1长晶阶段。
[0016]作为优化，S4降温阶段的降温速率为40～60℃/h。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]通过在中心长晶透顶后5～6h内进行退火准备，可以释放部分硅锭应力，保证硅锭边角的外观完整性；在对退火阶段中对温度梯度和时间的有效控制，使退火阶段底部温度高于顶部，使得晶锭的温度均匀，从而进一步减小硅锭热应力，有效提高硅锭后端硅零件加工成品率；本专利技术既能保证硅锭边角的外观完整性，又能够降低硅锭整体应力，显著提高了后端硅零件加工的稳定性，提高了出成率。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种实施例的流程图。
具体实施方式
[0020]为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本专利技术进行详细阐述。
[0021]实施例1
[0022]硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，包括加热阶段和熔化阶段，还包括以下步骤：
[0023]S1、长晶阶段，硅料完全熔化后，将铸锭炉的温度从1420℃经过26～30h逐渐降低到1390～1400℃，在长晶过程中，将铸锭炉内的隔热笼从0～3位升到25～28位，使熔化的硅料长晶。
[0024]S2、退火准备，中心长晶透顶后5～6h内将铸锭炉的温度降低至1380～1390℃，隔热笼下降至15～18位；这一过程可以释放部分硅锭应力为退火阶段做准备，并保证硅锭边角的外观完整性。
[0025]S3、退火阶段，隔热笼迅速降至0～3位，铸锭炉的温度降至1320～1380℃，并保持3～4h时间，然后将铸锭炉的功率提高10～20kW，使炉底温度比炉顶温度高20～50℃，并保持0.5～1.5h时间；使得晶锭的温度均匀，从而减小热应力。
[0026]S4、降温阶段，退火结束后，隔热笼从0～3位缓慢上升至28～30位，向铸锭炉内通入大流量氩气，使铸锭炉内温度逐渐降低到340～360℃后取出硅锭。
[0027]在加热阶段，向铸锭炉装入纯度高于99.99999％的硅料，抽真空后加热，使石墨器件、隔热层、硅料以及炉内的湿气蒸发，并在2～3h时间内达到1100～1200℃。
[0028]在加热阶段加热过程中通入氩气作为保护气，使炉内压力保持在40～60KPa，使坩埚内温度在3～5h内快速到达1540～1550℃进入熔化阶段，此过程中隔热笼始终在0～3位。炉内压力有利于硅料熔化。
[0029]在熔化阶段，硅料在1540～1550℃范围内保温8～10h，此过程中隔热笼始终在0～3位，直至硅料完全熔化，完成跳步，然后经过1.5～2h从1540～1550℃降至1410～1430℃，
进入S1长晶阶段。
[0030]S4降温阶段的降温速率为40～60℃/h。
[0031]实施例2
[0032]其与实施例1的区别在于：
[0033]S1、长晶阶段，硅料完全熔化后，将铸锭炉的温度从1420℃经过27～29h逐渐降低到1390～1395℃，在长晶过程中，将铸锭炉内的隔热笼从0位关闭状态升到25～28位，使熔化的硅料长晶。
[0034]S2、退火准备，中心长晶透顶后5～6h内将铸锭炉的温度降低至1385℃，隔热笼下降至16～17位。
[0035]S3、退火阶段，隔热笼迅速降至0位关闭状态，铸锭炉的温度降至1350℃，并保持3～4h时间，然后将铸锭炉的功率提高10～20kW，使炉底温度比炉顶温度高30～40℃，并保持1h时间。使得晶锭的温度更均匀，从而减小热应力。
[0036]S4、降温阶段，退火结束后，隔热笼从0位上升至30位，向铸锭炉内通入大流量氩气，使铸锭炉内温度降低到350℃后取出硅锭。
[0037]在加热阶段，向铸锭炉装入纯度高于99.99999％的硅料，抽真空后加热，使石墨器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，包括加热阶段和熔化阶段，其特征在于，还包括以下步骤：S1、长晶阶段，硅料完全熔化后，将铸锭炉的温度从1410～1430℃经过26～30h逐渐降低到1390～1400℃，在长晶过程中，将铸锭炉内的隔热笼从0～3位升到25～28位，使熔化的硅料长晶；S2、退火准备，中心长晶透顶后5～6h内将铸锭炉的温度降低至1380～1390℃，隔热笼下降至15～18位；S3、退火阶段，隔热笼降至0～3位，铸锭炉的温度降至1320～1380℃，并保持3～4h时间，然后将铸锭炉的功率提高10～20kW，并保持0.5～1.5h时间；S4、降温阶段，退火结束后，隔热笼从0～3位上升至28～30位，向铸锭炉内通入大流量氩气，使铸锭炉内温度降低到340～360℃后取出硅锭。2.根据权利要求1所述的硅零件用多晶硅铸锭退火工艺，其特征在于，加热阶段向铸锭炉装入纯度高于99.99999％的硅料，抽真空后加热，使石墨器件、隔热层、硅料以及炉内的湿气蒸发，并在2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张复明，王海超，陈良杰，钟志远，张建帅，
申请(专利权)人：青岛蓝光晶科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：