矽單晶真空系統工藝

2022-04-25     真空網

原標題:矽單晶真空系統工藝

矽單晶真空系統工藝

目前,減壓拉晶工藝是直拉法生產矽單晶常採用的工藝。減壓工藝是在整個拉晶過程中,連續地向單晶爐爐膛內通入惰性氣體,同時真空泵不斷地從爐膛向外抽氣,保持爐膛內真空度穩定,爐膛內保持負壓。在矽單晶生長過程中,採用這種工藝保持惰性氣體從爐體自頂向底地貫穿整個矽單晶生長的設備內,及時地帶走由於高溫而產生出來的矽氧化物和雜質揮發物,保持單晶爐膛內真空度穩定,減少外界因素對單晶爐膛內真空度的影響,確保矽單晶的品質。

真空系統

真空系統各零件由不鏽鋼製成,所有連接都採用法蘭式氟橡膠O型密封圈,真空閥採用的是高真空氣動球閥。

1 主真空系統

主真空系統提供了為各腔體抽真空或者當隔離閥關閉時僅為上下爐室抽真空的閥和管道。為控制真空腔獨立氣流壓力提供了自動壓力控制節流閥。

2 輔助(副爐室)真空系統

輔助真空系統提供了將副爐室從常壓抽至與上下爐室相等壓力的閥和管道。在隔離步驟中,它通常是最先使用的,一根柔性波紋管為提升和旋轉副爐室提供柔性連接。

單晶爐生產工序:加料熔化縮頸生長放肩生長等徑生長尾部生長

(1)加料:將多晶矽原料及雜質放入石英坩堝內,雜質的種類依電阻的N或P型而定。雜質種類有硼,磷,銻,砷。

(2)熔化:加完多晶矽原料於石英堝內後,長晶爐必須關閉並抽成真空後充入高純氬氣使之維持一定壓力範圍內,然後打開石墨加熱器電源,加熱至熔化溫度(1420℃)以上,將多晶矽原料熔化。

(3)縮頸生長:當矽熔體的溫度穩定之後,將籽晶慢慢浸入矽熔體中。由於籽晶與矽熔體場接觸時的熱應力,會使籽晶產生位錯,這些位錯必須利用縮勁生長使之消失掉。縮頸生長是將籽晶快速向上提升,使長出的籽晶的直徑縮小到一定大小(4-6mm)由於位錯線與生長軸成一個交角,只要縮頸夠長,位錯便能長出晶體表面,產生零位錯的晶體。

(4)放肩生長:長完細頸之後,須降低溫度與拉速,使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大小。

(5)等徑生長:長完細頸和肩部之後,借著拉速與溫度的不斷調整,可使晶棒直徑維持在正負2mm之間,這段直徑固定的部分即稱為等徑部分。單晶矽片取自於等徑部分。

(6)尾部生長:在長完等徑部分之後,如果立刻將晶棒與液面分開,那麼效應力將使得晶棒出現位錯與滑移線。於是為了避免此問題的發生,必須將晶棒的直徑慢慢縮小,直到成一尖點而與液面分開。這一過程稱之為尾部生長。長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間後取出,即完成一次生長周期。

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