一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法与流程

本发明涉及半导体单晶硅制备，尤其涉及一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法。

背景技术：

1、目前，相比块状硅而言，颗粒硅的电耗、单位投资额以及人工成本方面具有理论上的优势。但运用到实际中，颗粒硅的投料一般采用复投器复投的方式，装埚存在一定的风险，由于颗粒硅本身含有氢气，会产生“氢跳”、颗粒硅撞击器壁等问题，造成生产工序的中断线，并引起碳基内衬、加热线圈、石英坩埚等部件的损坏，因此使得颗粒硅的使用量受到限制。

2、申请号为202211003699.8，发明名称为一种有效抑制颗粒硅溅硅跳硅的加料方法的发明专利申请，其通过对颗粒硅装料方式及现场工艺进行调整，颗粒硅装料方式的调整包括颗粒硅投入阶段的调整及颗粒硅在料筒中加料位置的调整，现场工艺调整包括氩气流量及干泵频率调整、加料埚位调整、加料间隔时间控制和加热器功率调整。但是其功率调整采用的是主加热器的功率大于底部加热器的功率，此种常规的调整方式，其无法在防跳硅的同时有效提高化料效率及降低氧含量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，以防止颗粒硅跳硅的同时有效提高化料效率及降低氧含量，提高成晶效率。

2、基于上述目的，本发明提供了一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，包括如下步骤：

3、步骤一、将颗粒硅装锅，调整底部加热器功率大于上部主加热器功率；

4、步骤二、复投，复投过程中的第一桶加多晶，之后每桶加料以多晶铺底，中间层为颗粒硅，顶部为多晶覆盖；

5、步骤三、复投完成后，调整主加热器功率和底加热器功率进行剔除杂质。

6、其中，调整底部加热器功率大于上部主加热器功率时采用的调整方式中，将底部加热器增大，根据具体的生产需求进行改进以设置相应的功率。底部加热器增大后，有如下好处：第一，底部加热器功率高化料速度快，从而实现底部硅液温度高于顶部温度，形成底部往上面融化，因上面为多晶硅料盖顶，正好将下部未融化的颗粒硅盖住解决“氢跳”，由此可以改善成晶问题。第二，可以有效缩短化料工时，提高化料效率。第三，可以改善氧含量，降低氧≤0.5ppmm。

7、可选的，步骤一中调整底部加热器功率比上部主加热器功率大30-60kw。

8、优选的，所述主加热器功率为70-90kw，底部加热器功率为120-150kw。

9、优选的，步骤一中以450kg颗粒硅装锅计，装锅后的颗粒硅上面覆盖120-150kg多晶。

10、优选的，所述复投过程中共计加料4桶，加入颗粒硅的总重量为120-150kg，第二桶至第四桶中每桶加入10kg多晶铺底，40-60kg颗粒硅，剩下为多晶覆盖。

11、优选的，所述复投中设置的参数如下：主加热器功率70-80kw，底部加热器100-150kw,氩气120-150slpm，干泵频率55％，埚转要求给定5-6转。

12、优选的，复投完成后进行调温，导流筒下降到0位，埚位放到调温埚位-20个的位置，设置氩气流量为150slpm，干泵频率80％，调整主加热器功率为70kw，底部加热器为15kw进行挥发剔除杂质，时间为3小时。

13、所述方法还用于防止化料过程和复投过程中颗粒硅跳硅。

14、本发明的有益效果：本发明通过将底部加热器增大，调整底部加热器功率大于顶部加热器功率，导致坩埚底部料融化速度比坩埚顶部化料速度快，当底部已经融化开顶部多晶料块还从中固定形态，这样就形成了一个相当于盖子将颗粒硅盖住，可以挡住“氢跳”，防止颗粒硅跳硅。同时可以有效缩短化料工时，提高化料效率。也可以改善氧含量，降低氧≤0.5ppmm。本发明还增加了投颗粒硅重量，降低了成本。

技术特征：

1.一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，步骤一中调整底部加热器功率比上部主加热器功率大30-60kw。

3.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，所述主加热器功率为70-90kw，底部加热器功率为120-150kw。

4.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，步骤一中以450kg颗粒硅装锅计，装锅后的颗粒硅上面覆盖120-150kg多晶。

5.根据权利要求4所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，所述复投过程中共计加料4桶，加入颗粒硅的总重量为120-150kg，第一桶料加多晶70-100kg，第二桶至第四桶中每桶加入10kg多晶铺底，中部加入40-60kg颗粒硅，顶部覆盖多晶70-90kg。

6.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，所述复投中设置的参数如下：主加热器功率70-80kw，底部加热器100-150kw,氩气120-150slpm，干泵频率55％，埚转要求给定5-6转。

7.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，复投完成后进行调温，导流筒下降到0位，埚位放到调温埚位-20个的位置，设置氩气流量为120-150slpm，干泵频率80％，调整主加热器功率为70kw，底部加热器为15kw进行挥发剔除杂质，时间为3小时。

8.根据权利要求1所述用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，其特征在于，所述方法还用于防止化料过程和复投过程中颗粒硅跳硅。

技术总结
本发明涉及半导体单晶硅制备技术领域，具体涉及一种用于提高颗粒硅投料重量的成晶方法，包括如下步骤：步骤一、将颗粒硅装锅，调整底部加热器功率大于上部主加热器功率；步骤二、复投，复投过程中的第一桶加多晶，之后每桶加料以多晶铺底，中间层为颗粒硅，顶部为多晶覆盖；步骤三、复投完成后，调整主加热器功率和底加热器功率进行剔除杂质。本发明能够防止颗粒硅跳硅，同时可以有效缩短化料工时，提高化料效率。也可以改善氧含量，降低氧≤0.5ppmm。本发明还增加了投颗粒硅重量，降低了成本。

技术研发人员：王建宇,王艺澄,王军磊
受保护的技术使用者：包头美科硅能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13