硅芯车间操作指导书

硅芯制备操作指导书 硅芯制备操作指导书 一、范围: 1.本规程适用于硅芯车间拉制氢还原炉用的硅芯。 二、工艺 1.本作业指导书所指导下制备的硅芯用于三氯氢硅氢还原过程中作发热 题,沉积多晶硅。 2.拉制硅芯的方法是:用一段一定直径的多晶棒作基座,通过高频感应加 热硅棒局部熔化(上端),然后与装在上轴的籽晶充分熔接,并以一定的 速度向上提拉,基座慢速向熔区供料,以维持熔区形状不变。在功率、 拉速、供料三者适当配合下,就可以拉成所需要直径和长度的硅芯。 3.质量要求:硅芯拉制是在氢气氛保护下进行的 1)型号:N型 2)电阻率:硅芯电阻率要求均匀,电阻率≥50Ω.cm 3)直径:￠8.5±0.5mm 4)长度:按要求完成(2100~2150mm) 5)弯曲度:<3% 三、准备工作 1.穿戴好劳保用品 2.清楚生产记录和交班记录 3.做好开机前的设备检查 4.送冷调,循环水,高频电源和控制柜电源 四、装炉 1.用清洁的专用镊子将籽晶和硅棒分别装入上下不锈钢卡座上。 2.打开炉盖,清洁线圈,将硅料放在下轴顶端,并将硅料与加热线圈对中, 将籽晶放在籽晶杆上。 1 3.关上炉盖,下降籽晶杆使籽晶上钼丝离线圈上平面1-2mm。 五、抽真空,充H2 1.关闭排气阀,合上机械电源,抽空5分钟,真空度达到-0.09~-0.095Mpa, 停机械泵,开H2阀充0.01-0.02Mpa,关上H2阀,合上机械泵电源再次抽 真空2分钟,真空达到-0.09~0.095Mpa,停机械泵,打开H2阀,通入 H2,压力达到0.01-0.02Mpa,关上H2阀。 六、熔接 1.预热灯丝电压8V,15分钟后送高压。 2.逐渐增加高频输出功率,使加热钼丝发发红(高频功率7.5~8KW)。 3.籽晶红后,升起上轴,将籽晶末端熔成一个小熔球,将下轴向上升起, 使硅棒顶端略低于加热线圈3-4mm处,将籽晶下端的熔球滴在硅棒顶端 平面上(接触面越大越好)。 4.待硅棒发红,顶端逐步熔透,形成熔区与籽晶接触,建立新熔区。 七、拉制硅芯 1.当硅棒与籽晶熔接好后,将功率降至拉硅芯所需功率6.8~7.2KW,启动 “下轴升”按钮速度控制在1.0~1.2mm/min,启动“上轴升”将籽晶从熔液中 上拉,拉速由慢逐渐增快,最后达到预定拉速12~14 mm/min,保证熔区 体积不变。 2.拉制硅芯时认真观察硅芯生长于熔区变化情况,当熔区过饱满时,硅芯 变略调低功率;当熔区过窄时,则应略升高功率,以加热功率为细 调,拉速为粗调,严格控制硅芯直径在7~8mm或8~9mm之间。 3.当熔区出现结晶时,应立即停“上轴升”和“下轴升”,将硅棒和硅芯下降 8~10mm,略升高功率,结晶熔化,停炉重新装炉。 4.当熔区垮掉时,应立即停“上轴升”和“下轴升”,停炉后重新装炉。 5.当硅芯拉制到预定长度时,降低拉速为5mm/min,拉一个15*15mm的 大头,然后停“下轴升”,快速降下轴,使熔区断开,将功率降到零,停 高压,使熔区凝固,停“上轴升”提起硅芯,使硅芯末端略高于炉膛。 八、停炉 1.抽真空至-0.09~-0.095Mpa,后防空,提起炉盖,移转炉盖,下降上轴, 取出硅芯。 2.若不在拉硅芯,炉内应保持在真空状态,停灯丝,停控制电源,待15 分钟后停冷却水。 3.检查是否关闭应关闭的电源和阀门。 九、拉制硅芯时应注意的几个问题 1.提高硅芯直径的均匀性。 直径不均匀的硅芯对氢还原高压启动不利,尤其像“糖葫芦”状的硅芯,加工时又易断裂,所以拉制时应尽量避免。 直径不均匀的原因有:功率、拉速、供料配合不当或调节幅度起伏不定,功率飘移或工作线圈耦合不好,凝固后在起拉都会发生粗细不均状态。 消除方法:断定正常情况下的功率、拉速、供料关系,如果工作线圈不好应及时校正或更换。调节功率和拉速时,变幻幅度不要过于剧烈。万一出现“糖葫芦”,应在变细的地方减慢拉速,待等径后即恢复原来速度,几次反复即可消除。 2.提高硅芯电阻率的均匀性。 硅芯中常出现电阻率不均匀,甚至出现PN混合型的硅芯,这种硅芯电阻很大,不利击穿。产生PN型硅芯的原因较复杂,其主要因素有二:第一是外来沾污,第二是拉速不匀或间隙停顿,由于杂质的分凝、挥发造成。 提高电阻率均匀性的方法是:第一注意操作中的工艺卫生,第二尽量使熔区稳定,并以均匀的速度上拉。第三如要参杂,基座顶端应适当多参一些,并减少熔接时间。 3.避免硅芯孔洞 孔洞是存在于硅芯内部有大小不等的孔隙。孔洞的存在使硅芯容易断裂,硅芯电阻也发生变化,用它来还原多晶棒,区熔法或直拉法成晶操作时容易造成溶液溅射,因而是有害的东西。 造成孔洞的原因主要来源于多晶硅中氧化夹层引起硅跳而形成,实际知道,凡用氧化夹层的多晶硅,不论拉速如何均匀都要造成孔洞。 所以要减少孔洞或避免孔洞应选用无氧化夹层、无孔洞的多晶硅作为拉硅芯的原料。如果遇到有少量硅跳就应适当放慢拉速,可以稍微改善。 4.避免结晶凝固现象 在提拉过程中,由于熔化功率过低,拉速和供料不协调,熔区的热场分布不佳都会引起熔区凝固,有时虽然仍可上拉,但出现枝蔓状生长,使硅芯直径不匀。 避免上述现象:适当调节熔化功率,在可以维持上拉情况下尽量不停止上拉,提高熔区温度枝蔓生长自然会消失。如果已经凝固就应停下拉速、供料、转速,适当增加功率,待熔透后可继续起拉,但此种硅芯直径不匀,易发生PN结。如果线圈不佳,应仔细调正或更换。 5.避免熔区流跨 熔区流跨造成原因一是功率过高;供料过快造成熔区过于饱满。而是多晶硅料内有氧化夹层引起的溶液溅射。 熔区流跨阻止继续拉制硅芯的操作,并会造成硅芯沾污,直径也不再均匀。 避免的方法:第一选择适当的熔化功率,升温不能过急,尤其在籽晶和基座熔接时更应注意。第二是调节工作线圈位置,使下固液交界面在下短路环上2毫米左右为宜,界面太低容易流跨。第三要善于及时判断熔区的形状及时采取措施改善熔区形状,避免流跨。 硅芯岗位安全操作规程 1.接班时,检查火、电、机械设备等是否正常。 2.开炉时先通水,后通电,经常检查冷却水情况。 3.拉合闸时不要面对电闸,应侧面操作。 4.如停炉时间较长,再开炉时,机械泵送电前应先用手将机械泵皮带轮盘动。 5.装、拆炉前应首先检查高频炉是否停高压。 6.开炉时,高频炉盖板必须盖好。