一种单晶硅加料方法技术

本发明专利技术属于单晶硅加料技术领域，具体涉及一种单晶硅加料方法，包括采用加料器向坩埚内进行加料，所述加料的过程包括坩埚位于炉外时的首次加料、坩埚位于炉内的非拉晶期间的循环加料，循环加料包括一次加料、二次加料、后续多次加料直至达到坩埚预设装满量，所述加料器还包括位于料筒底部且向下延伸的挡板组件，且在所述一次加料和二次加料中根据坩埚内剩料量控制埚位，并在后续多次加料中控制坩埚在下限埚位，且挡板组件进入坩埚的深度不超过20mm。本发明专利技术能够在设置特定挡板组件的加料器的条件下根据坩埚内剩料量配合适宜相应标准剩料量来控制坩埚在适宜埚位，从而显著减少晶体断线率且降低晶棒内碳含量。线率且降低晶棒内碳含量。线率且降低晶棒内碳含量。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅加料方法


[0001]本专利技术属于单晶硅加料
，具体涉及一种单晶硅加料方法。

技术介绍

[0002]单晶硅生产行业内一般采用直拉法生长单晶硅，为减少成本进行了CZ拉晶进行复投料工艺。目前复投料用的加料器，如图1和图2所示，主要由料筒2、连杆1、底碗3构成，加料时，连杆1上下移动带动底碗3下降上升，料块4从底碗3与料筒2之间的缝隙中落下。
[0003]目前，在复投料过程中，坩埚内存在固液两相，采用现有加料器和现有加料方法进行加料时，通常靠人工从观晶体窗口目测根据经验来放置坩埚位置，坩埚位置不可控，如果坩埚放置太远容易导致溅硅，放置太近容易将底碗埋在料块中，导致连杆断裂，造成闷炉；对于有经验的操作工，有时坩埚放置太近，在加料时需要边加料，边降埚，一心二用，也容易造成事故。有的单晶炉子，观景窗口无法看到炉内情景，加料只能盲加，无法预期性控制坩埚位置；尤其是断线后坩埚位置也通过目测调节，断线后剩料量不同引起不同程度的溅硅。而又由于料块大小不均匀，不适宜的坩埚位置加重导致下落的过程中料块四散容易掉入埚外，掉入坩埚内的料块飞溅掉落硅液中，会造成硅液上涌或溅起，溅起的硅点会粘附在热屏表面和上保温筒内壁；另外在料块掉落埚内的过程中，料块四散，会掉入埚帮与加热器（包括主加热器和底加热器）之间，造成打火，严重的会打穿埚帮造成焖炉。在等径过程中，随着坩埚位置的升高，剩料的逐渐减少，加热器功率会逐步升高，高温下会对热屏进行烘烤，此时，热屏上的硅点存在掉落的风险，硅点掉落后会造成硅单晶排列结构发生改变，导致晶体断线；同时，溅硅形成的硅点掉落带入热屏等石墨件表面粘附碳粉，提高了晶棒含碳量；而且，溅起的硅点会附着在热屏、加热器圈、保温筒、防漏护板等石墨件上面，会改变石墨件的理化性质，石墨件容易损坏，单晶硅制备成本会因此增加。
[0004]因此，本领域亟需一种能减少晶体断线率且降低晶棒内碳含量的单晶硅加料方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的晶体断线率高且晶棒内碳含量高的缺陷，提供一种单晶硅加料方法，该单晶硅加料方法能够在设置特定挡板组件的加料器的条件下根据坩埚内剩料量配合适宜相应标准剩料量来控制坩埚在适宜埚位，从而显著减少晶体断线率且降低晶棒内碳含量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种单晶硅加料方法，包括采用加料器向坩埚内进行加料，同时通过底加热器和主加热器对坩埚内硅料进行加热；其中所述加料器包括料筒、位于料筒内的连杆和底碗，且所述加料的过程包括坩埚位于炉外时的首次加料、坩埚位于炉内的非拉晶期间的循环加料，循环加料包括一次加料、二次加料、后续多次加料直至达到坩埚预设装满量，所述加料器还包括位于料筒底部且向下延伸的挡板组件，所述挡板组件能在底碗下降时受加料料块掉落的作用力而自由起伏地呈张开状态以防止溅硅，并能
在不加料时在圆周方向上呈闭合状态；且在所述一次加料和二次加料中根据坩埚内剩料量控制埚位，并在后续多次加料中控制坩埚在下限埚位，下限埚位指位于坩埚底部且能控制坩埚升降的托杆的下沿与底加热器上沿之间的距离D1为25
‑
35mm，且挡板组件进入坩埚的深度不超过20mm；所述一次加料和二次加料中根据坩埚内剩料量控制埚位包括：在坩埚内剩料量＜第一标准剩料量时，控制坩埚在第一埚位，在坩埚内剩料量≥第一标准剩料量时，控制坩埚在第二埚位；或者，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第一埚位，二次加料中控制坩埚在第一埚位或第三埚位；在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第二埚位，二次加料中控制坩埚在第二埚位或第三埚位；或者，在坩埚内剩料量＜第三标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第四埚位，二次加料中控制坩埚在第一埚位；在坩埚内剩料量≥第三标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第一埚位，二次加料中控制坩埚在第二埚位；其中，所述第一标准剩料量＜第二标准剩料量＜第三标准剩料量，所述第一埚位指坩埚埚帮上沿高出主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D2为90
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110mm，第二埚位为坩埚埚帮上沿与主加热器上沿齐平处，第三埚位指坩埚埚帮上沿低于主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D3为40
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60mm，第四埚位指坩埚埚帮上沿高出主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D4为190
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210mm。
[0007]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述第一标准剩料量为190
‑
210kg，第二标准剩料量为290
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310kg，第三标准剩料量为350
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370kg。
[0008]更优选地，在所述一次加料和二次加料中，在坩埚热场尺寸为28
‑
29寸时，按照第一标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位；在坩埚热场尺寸为32
‑
33寸时，按照第二标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位；在坩埚热场尺寸为36
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37寸时，按照第三标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位。
[0009]更优选地，在坩埚热场尺寸为32寸时，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第一埚位，在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第二埚位；在坩埚热场尺寸为33寸时，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第三埚位，在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第三埚位。
[0010]更优选地，所述循环加料中控制坩埚的主加功率为70
‑
115kw，底加功率为60
‑
90kw。
[0011]更优选地，在按照第一标准剩料量控制埚位时，还控制坩埚的主加功率为70
‑
90kw，底加功率为60
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80kw。
[0012]更优选地，在按照第二标准剩料量控制埚位时，还控制坩埚的主加功率为80
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105kw，底加功率为75
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90kw。
[0013]更优选地，在按照第三标准剩料量控制埚位时，还控制坩埚的主加功率为95
‑
115kw，底加功率为70
‑
90kw。
[0014]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述首次加料的最高底加功率和最高主加功率的高温设置分别至一次加料的间隔时间≥20min，所述一次加料至二次加料的间隔时间为50
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65min，二次加料至后续多次加料中的三次加料的间隔时间为60
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80min，后续多次加料
中的相邻两次加料的间隔时间为60
‑
80min。
[0015]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述单晶硅加料方法还包括如下至少一个步骤：所述循环加料包括在拉晶后的正常收尾之后的加料，以及在拉晶断线后的加料；在所需加料总量大于100kg时进行所述循环加料，在所需加料总量小于100kg时无需循环加料而直接进行拉晶；所述首次加料的质量为坩埚预设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅加料方法，包括采用加料器向坩埚内进行加料，同时通过底加热器和主加热器对坩埚内硅料进行加热；其中所述加料器包括料筒、位于料筒内的连杆和底碗，且所述加料的过程包括坩埚位于炉外时的首次加料、坩埚位于炉内的非拉晶期间的循环加料，循环加料包括一次加料、二次加料、后续多次加料直至达到坩埚预设装满量，其特征在于，所述加料器还包括位于料筒底部且向下延伸的挡板组件，所述挡板组件能在底碗下降时受加料料块掉落的作用力而自由起伏地呈张开状态以防止溅硅，并能在不加料时在圆周方向上呈闭合状态；且在所述一次加料和二次加料中根据坩埚内剩料量控制埚位，并在后续多次加料中控制坩埚在下限埚位，下限埚位指位于坩埚底部且能控制坩埚升降的托杆的下沿与底加热器上沿之间的距离D1为25
‑
35mm，且挡板组件进入坩埚的深度不超过20mm；所述一次加料和二次加料中根据坩埚内剩料量控制埚位包括：在坩埚内剩料量＜第一标准剩料量时，控制坩埚在第一埚位，在坩埚内剩料量≥第一标准剩料量时，控制坩埚在第二埚位；或者，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第一埚位，二次加料中控制坩埚在第一埚位或第三埚位；在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第二埚位，二次加料中控制坩埚在第二埚位或第三埚位；或者，在坩埚内剩料量＜第三标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第四埚位，二次加料中控制坩埚在第一埚位；在坩埚内剩料量≥第三标准剩料量时，所述一次加料中控制坩埚在第一埚位，二次加料中控制坩埚在第二埚位；其中，所述第一标准剩料量＜第二标准剩料量＜第三标准剩料量，所述第一埚位指坩埚埚帮上沿高出主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D2为90
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110mm，第二埚位为坩埚埚帮上沿与主加热器上沿齐平处，第三埚位指坩埚埚帮上沿低于主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D3为40
‑
60mm，第四埚位指坩埚埚帮上沿高出主加热器上沿且距主加热器上沿的距离D4为190
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210mm。2.根据权利要求1所述的单晶硅加料方法，其特征在于，所述第一标准剩料量为190
‑
210kg，第二标准剩料量为290
‑
310kg，第三标准剩料量为350
‑
370kg。3.根据权利要求2所述的单晶硅加料方法，其特征在于，在所述一次加料和二次加料中，在坩埚热场尺寸为28
‑
29寸时，按照第一标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位；在坩埚热场尺寸为32
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33寸时，按照第二标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位；在坩埚热场尺寸为36
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37寸时，按照第三标准剩料量、坩埚内剩料量控制埚位。4.根据权利要求3所述的单晶硅加料方法，其特征在于，在坩埚热场尺寸为32寸时，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第一埚位，在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第二埚位；在坩埚热场尺寸为33寸时，在坩埚内剩料量＜第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第三埚位，在坩埚内剩料量≥第二标准剩料量时，二次加料中控制坩埚在第三埚位。5.根据权利要求1所述的单晶硅加料方法，其特征在于，所述循环加料中控制坩埚的主加功率为70
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115kw，底加功率为60
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90kw。6.根据权利要求5所述的单晶硅加料方法，其特征在于，在按照第一标准剩料量控制埚位时，还控制坩埚的主加功率为70
‑
90kw，底加功率为60
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【专利技术属性】
技术研发人员：王艳霞，陈伟，许堃，李安君，吴超慧，张鹏，李红升，
申请(专利权)人：苏州晨晖智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：