一种生产方硅芯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于单晶娃与多晶娃生产技术领域，具体设及一种生产方娃忍的方法。
【背景技术】
[0002] 单晶娃是一种十分重要的半导体材料，其生产工艺的发展分为W下几个阶段： 第一阶段是用钢丝或粗管做热载体，使用方便，生产设备简单，用粗管是为了中间可W 用酸腐蚀掉粗管用W制备区烙法单晶娃的娃料。但高溫下金属原子扩散影响多晶娃纯度和 品质，运一工艺很快被娃忍热载体取而代之。
[0003] 第二阶段是区烙法生产娃忍（圆娃忍）：娃是半导体，具有溫度越高电阻越低的负 阻效应，用区烙法拉制的娃忍在加热后或高压击穿后低压加热成为热载体在还原炉内进行 还原反应沉积生长多晶娃，生产的多晶娃质量明显提高。区烙法娃忍的生产工艺也几经变 革，从一次拉一根到一炉次拉数根W节省拆炉开炉消耗的时间，进而发展到用一次拉多根， 一炉次拉数次，使一炉次可W生产十多根娃忍，生产效率大大提高。但区烙法娃忍生产对操 作工要求较高，多根工艺自动控制较难实现，娃忍又细，操作必须随时叮着从而使劳动强度 加大，生产成本也相对较高。
[0004] 第=阶段使用直拉法生产娃忍圆棒，经过截头去尾后，成为切割方娃忍的胚体，之 后通过粘棒、上棒、布线、穿线、放水、切割、下棒、分离、磨锥打孔、腐蚀清洗、检验、真空包装 等，形成所需的方娃忍。运种娃忍圆棒切割的方娃忍少则屯八十跟，多则两百多根，功效大 大提高。虽然功效提高，但是在生产中发现，娃忍圆棒切割方娃忍过程中出现隐裂的方娃忍 比较多，隐裂不但造成外观缺陷，最重要的是影响方娃忍的输出特性及使用，产生隐裂的原 因多是由于晶体生产过程中工艺不当产生热应力和位错，再加上方娃忍切割时容易产生过 大的机械应力，因此方娃忍更容易产生隐裂，具体工艺缺陷如下： 1. 化料结束后，原料中的杂质未充分挥发掉，杂质滞留在石英相蜗内； 2. 引晶溫度未达到最佳； 3. 蜗位未在最佳位置，影响成晶困难； 4. 引晶直径大，位错未排除干净； 5. 头部拉速过快，与所需拉制的产品不匹配； 6. 蜗跟比设计不合适，导致娃液面不在同一相对位置。
[0005] 上述工艺缺陷不但造成方娃忍隐裂，同时使生产的单晶娃忍圆棒的比例较低，使 广品品质下降。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种生产方娃忍的方法，降低 其隐裂率，提高单晶娃忍圆棒的比例。
[0007] 本发明的目的是W下述技术方案实现的： 一种生产方娃忍的方法，包括W下步骤： 1) 投料取原生多晶娃、原生棒料、碳头料、头尾料、碎多晶、边皮料与颗粒娃混合，采用 憐娃母合金作为渗杂剂，投入石英相蜗中； 2) 化料将所投物料加热烙融，化料结束后，杂质挥发时间为2. 5~3.化； 3) 拉晶引晶溫度保持在1225~1325°C之间；蜗位为15~82mm之间；控制引晶直径的范 围4~6mm，引晶长度为120~180mm;头部拉速保持在0. 88~0. 95mm/min之间，然后进行放肩、 等晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圆棒，经截晶、切割得到方娃忍。
[0008] 步骤1)中投料的各原料按重量份数比为：原生多晶娃：原生棒料：碳头料：头尾 料：碎多晶：边皮料：颗粒娃=(30~70) : (30~40) : (20~40) : (5~10):巧~35) : (15~35):巧~ 20)，憐娃母合金的添加比例为各原料总质量的万分之0. 05~0. 17。
[0009] 步骤1)中原生棒料为长度200~300mm的原生多晶，投料时原生棒料立于相蜗中间 放置。
[0010] 步骤3)中通过石英相蜗的直径、等径的直径、拉速、蜗升计算合理的蜗跟比，保持 拉晶液面相对位置不发生变化。
[0011] 引晶锅位为50~70mm。
[0012] 使用本发明提供的生产方娃忍的方法，通过科学合理的生产工艺，不但使方娃忍 隐裂率由之前的4~5%降低为1. 5~2%，而且大大降低了拉晶后娃忍圆棒中的多晶娃忍圆棒 比例，整根单晶娃忍圆棒的比例由之前的4%提升为21%。
【具体实施方式】[001引实施例1 本发明提供的生产方娃忍的方法，包括W下步骤： 1) 投料取原生多晶娃、原生棒料、碳头料、头尾料、碎多晶、边皮料与颗粒娃按重量份 数比为（30~70) : (30~40) : (20~40) : (5~10):巧~3W: (15~35):巧~20)混合，采用憐娃母 合金作为渗杂剂，憐娃母合金根据计算结果添加，一般添加比例为各原料总质量的万分之 0. 05~0. 17,投入石英相蜗中；原生棒料为长度200~300mm的原生多晶，替代部分原生多晶 娃，投料时原生棒料立于相蜗中间放置，碎多晶和颗粒娃填补缝隙，可W增加单炉投料量 18kg左右（23寸相蜗)，从而增加了方娃忍4~16根/炉，减低了生产成本； 2) 化料将所投物料加热烙融，化料结束后，为了充分将原料中的杂质挥发掉，比原来 增加1. 5~2.化的挥发时间，总计挥发时间为2. 5~3.化； 3) 拉晶引晶最佳溫度保持在1225~1325°C之间；最佳蜗位为15~82mm之间；控制引 晶直径的范围4~6mm，引晶长度为120~180mm，充分将引晶过程中的热应力和机械应力排除 掉；降低并稳定头部拉速，保持在0. 88~0. 95mm/min之间，使拉速平稳过渡，避免拉速与溫 度的剧烈波动，通过石英相蜗的直径、等径的直径、拉速、蜗升计算合理的蜗跟比，保持拉晶 液面相对位置不发生变化；然后进行放肩、等晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圆棒，经截晶、切割得到方娃忍。
[0014] 本发明生产方娃忍的原料中使用原生棒料替代部分原生多晶娃，提高单炉投料 量，且未使用杂质较多的锅底料，并进一步在化料结束后增加杂质挥发时间，减少杂质滞 留；然后科学合理的控制拉晶过程，消除内应力和位错，减少方娃忍隐裂率，提高了单晶娃 忍圆棒的比例，获得了良好的产品品质。
[001引 实施例2 本发明提供的生产方娃忍的方法，包括W下步骤： 1) 投料取原生多晶娃50kg、原生棒料30kg、碳头料30kg、头尾料8kg、碎多晶20kg、边 皮料20kg与颗粒娃IOkg混合，加入2g憐娃母合金作为渗杂剂，投入石英相蜗中； 2) 化料将所投物料加热烙融，化料结束后，杂质挥发时间为化； 3) 拉晶引晶最佳溫度保持在1300C;引晶蜗位为60. 5mm;巧制引晶直径5mm，引晶 长度为150mm，充分将引晶过程中的热应力和机械应力排除掉；降低并稳定头部拉速，保持 在0. 9mm/min，使拉速平稳过渡，避免拉速与溫度的剧烈波动，通过石英相蜗的直径、等径的 直径、拉速、蜗升计算合理的蜗跟比，保持拉晶液面相对位置不发生变化；然后进行放肩、等 晶、收尾工序； 4) 切割方娃忍拉晶后形成的娃忍圆棒，经截晶、切割得到方娃忍。
[0016] 实施例3-16中生产方娃忍的工艺参数见表1-2,其他同实施例2。
[0017] 表1实施例3-9生产方娃忍的工艺参数表
[0018] 表2实施例10-16生产方娃忍的工艺参数表
【主权项】
1. 一种生产方硅芯的方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 投料取原生多晶硅、原生棒料、碳头料、头尾料、碎多晶、边皮料与颗粒硅混合，采用 磷硅母合金作为掺杂剂，投入石英坩埚中； 2) 化料将所投物料加热熔融，化料结束后，杂质挥发时间为2. 5~3. 5h ; 3 )拉晶引晶温度保持在1225~1325 °C之间；埚位为15~82mm之间；控制引晶直径的范 围4~6mm，引晶长度为120~180mm ;头部拉速保持在0? 88~0. 95mm/min之间，然后进行放肩、 等晶、收尾工序； 4)切割方硅芯拉晶后形成的硅芯圆棒，经截晶、切割得到方硅芯。2. 如权利要求1所述的生产方硅芯的方法，其特征在于步骤1)中投料的各原料按重量 份数比为：原生多晶硅：原生棒料：碳头料：头尾料：碎多晶：边皮料：颗粒硅=(30~70) :(30~40) : (20~40) : (5~10) : (5~35) : (15~35) : (5~20)，磷硅母合金的添加比例为各原料总 质量的万分之〇. 05~0. 17。3. 如权利要求1所述的生产方硅芯的方法，其特征在于步骤1)中原生棒料为长度 200~300mm的原生多晶，投料时原生棒料立于坩埚中间放置。4. 如权利要求1所述的生产方硅芯的方法，其特征在于步骤3)中通过石英坩埚的直 径、等径的直径、拉速、埚升计算合理的埚跟比，保持拉晶液面相对位置不发生变化。5. 如权利要求1所述的生产方硅芯的方法，其特征在于引晶锅位为50~70 mm。
【专利摘要】一种生产方硅芯的方法，取原生多晶硅、原生棒料、碳头料、头尾料、碎多晶、边皮料与颗粒硅混合；将所投物料加热熔融，化料结束后，杂质挥发时间为2.5~3.5h；然后进行拉晶，引晶温度保持在1225~1325℃之间；埚位为15~82mm之间；控制引晶直径的范围4~6mm，引晶长度为120~180mm；头部拉速保持在0.88~0.95mm/min之间，然后进行放肩、等晶、收尾工序；切割方硅芯。使用本发明提供的生产方硅芯的方法，通过科学合理的生产工艺，不但使方硅芯隐裂率由之前的4~5%降低为1.5~2%，而且大大降低了拉晶后硅芯圆棒中的多晶硅芯圆棒比例，整根单晶硅芯圆棒的比例由之前的4%提升为21%。
【IPC分类】C30B29/06, C30B15/00
【公开号】CN105154972
【申请号】CN201510525356
【发明人】林会社, 郭艳旗, 卢从辉
【申请人】河南协鑫光伏科技有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月25日