一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场技术

本发明专利技术公开了一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场，涉及单晶硅生产技术，本发明专利技术实施例提供的区熔热场扩大了加热线圈的内径，使得加热线圈的内径大于或等于30mm，同时在加热线圈的上斜面外设置了至少一级台阶平台，从而改变磁力线的作用，使得直径较大的多晶硅料能够彻底熔化，进而实现拉制直径较大的区熔单晶硅。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单晶硅生产技术，尤其涉及一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场。
技术介绍
目前，进行区熔单晶硅生产的区熔热场通常采用小内径平板鸭嘴型线圈，该加热线圈的截面图如图I所示，包括上斜面101、下斜面102和通水管103，该加热线圈最大能溶化直径80mm左右的多晶棒,生长出的单晶娃直径最大105mm。因此，使用该加热线圈，投料轻，产量低，且不能实现拉制大直径的区熔单晶硅
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场，以实现拉制直径较大的区熔单晶硅。本专利技术实施例提供的一种区熔热场，包括预热环、加热线圈以及保温罩，其中所述加热线圈的上斜面外设置至少一级台阶平台，且所述加热线圈的内径大于或等于30_。进一步，所述加热线圈上斜面外设置两级台阶平台。较佳的，所述加热线圈上斜面外径为60mm，所述加热线圈上斜面外第一级台阶直径为80-85mm,所述加热线圈上斜面外第二级台阶直径为100-110mm。其中，所述加热线圈内径为30-32mm，所述加热线圈外径为220_240mm。进一步，所述预热环的中孔为上大下小的锥形孔。更进一步,所述预热环与所述加热线圈之间的距离为I. 5-2. 5_。较佳的，所述保温罩的内径为160-180mm，所述保温罩高度为35_45mm。更佳的，所述保温罩与所述加热线圈之间的距离为25_35mm。本专利技术实施例还提供一种使用本专利技术实施例提供的区熔热场的区熔单晶硅生产工艺方法，包括将多晶硅棒料固定在上轴下端，将籽晶固定在下轴顶端；通过预热环对所述多晶硅棒料进行预加热；将预加热后的多晶硅棒料下移至加热线圈上平面，并旋转上轴和下轴进行多晶硅棒料的熔化和单晶硅的生长，所述加热线圈的内径大于或等于30_。进一步，所述加热线圈的上斜面外设置至少一级台阶平台。更进一步，所述加热线圈上斜面外径为60mm，所述加热线圈上斜面外第一级台阶直径为80-85mm,所述加热线圈上斜面外第二级台阶直径为100-110mm。较佳的，所述预热环的中孔为上大下小的锥形孔。较佳的，所述加热线圈下设置有保温罩，所述保温罩的内径为160-180mm，所述保温罩高度为35-45mm。进一步，所述下轴移动速度为2-5mm/min，所述上轴移动速度根据所述下轴移动速度、多晶硅棒料及生长的单晶硅的规格确定。较佳的，所述通过预热环对所述多晶硅棒料进行预加热，具体包括将所述预热环移至加热线圈上方，并将多晶硅棒料锥部下移到所述预热环中心；将炉膛抽真空至2pa后，对炉内进行充气至炉压力达到0. 2-0. 6Mpa ；开启出气控制阀保持炉压力，并开启灯丝电源，启动高压，对所述多晶硅棒料进行预加热。更佳的，在所述多晶硅棒料的熔化和单晶硅的生长过程中，炉内进气流量为15-20L/m，其中，上出口流量为13-25L/m，下出口流量为0_13L/m。进一步,所述旋转上轴和下轴,具体包括 上轴旋转速度为0. 3-5转/分钟，下轴旋转速度为6-25转/分钟。本专利技术实施例提供一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场，扩大了加热线圈的内径，使得加热线圈的内径大于或等于30mm，同时在加热线圈的上斜面外设置了至少一级台阶平台，从而改变磁力线的作用，使得直径较大的多晶硅料(多晶棒直径IlOmm)能够彻底熔化，进而实现拉制直径较大的区熔单晶硅(单晶直径130_)。附图说明图I为现有技术中加热线圈结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的区熔热场结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的加热线圈结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的区熔单晶硅生产工艺方法流程图；图5为本专利技术实施例提供的区熔单晶硅生产状态示意图。具体实施例方式本专利技术实施例提供一种区熔单晶硅生产工艺方法及区熔热场，扩大了加热线圈的内径，使得加热线圈的内径大于或等于30mm，同时在加热线圈的上斜面外设置了至少一级台阶平台，从而改变磁力线的作用，使得直径较大的多晶硅料能够彻底熔化，进而实现拉制直径较大的区熔单晶硅。如图2所示，本专利技术实施例提供的区熔热场包括预热环201、加热线圈202以及保温罩203，其中加热线圈202的上斜面2021外设置至少一级台阶平台，且加热线圈的内径r大于或等于30_。设置台阶平台可以改变磁力线的形状，进而使得直径较大的多晶硅料能够彻底熔化，从而实现使用较大直径的多晶硅料制造单晶硅。通常，在加热线圈上斜面外设置两级台阶平台即可，当然，本领域技术人员可以根据实际情况，以及所要熔化的多晶硅料的直径，适当增减台阶平台的数量。本专利技术实施例提供一种较佳的区熔热场，该区熔热场的加热线圈上斜面外设置了至少两级台阶平台，如图2所示，加热线圈上斜面外径rl为60mm，加热线圈上斜面外第一级台阶直径r2为80-85mm，加热线圈上斜面外第二级台阶直径r3为100-110mm，当然，台阶数量可以适当增加，如图3所示。为了较好的熔化直径较大的多晶硅料，加热线圈的规格也适当增加较好，例如加热线圈内径r可以为30-32mm,加热线圈外径可以为220-240mm,当外径为220mm,内径为32mm时，熔化效果较好。本专利技术实施例提供的区熔热场中，可以使用本领域技术人员熟知的预热环，为获得更好的熔化效果，可以进一步使用中孔为上大下小的锥形孔的预热环。其中，预热环与加热线圈之间的距离h为I. 5-2. 5mm,即2mm左右，当设置在2mm时，熔化效果较佳。本专利技术实施例提供的区熔热场中，为减小单晶固液界面下一段(约50mm)长纵向温度梯度，使得固液界面更加平坦，可以适当增加保温罩的规格至保温罩的内径为 160-180臟，保温罩高度为35-45臟，当保温罩的内径为180mm，保温罩高度为35mm时，保温效果较佳。保温罩上端面焊接有通水管道，通水量根据生成的单晶硅直径以及保温罩与加热线圈之间的距离设置，通常，保持水压为0. 2-0. 6Mpa。通常，保温罩与加热线圈之间的距离根据保温罩和加热线圈的规格设置，在本专利技术实施例中，保温罩与加热线圈之间的距离H为25-35mm较佳。在安装该区熔热场时，可以采用如下安装流程先安装加热线圈，要求水平加热线圈中心在上轴、下轴的中心线上。然后以加热线圈为准安装保温罩，即，将保温罩安装在加热线圈下方，保温罩的中心也需要在上轴、下轴的中心线上，保温罩与线圈间的距离控制在25-35mm之间(视单晶硅直径而定)，可以设置相应的调整装置，根据实际情况随时调整保温罩与线圈间的距离。将预热环设置在加热线圈上方，预热环与加热线圈间距2mm左右，预热环固定在炉壁上的运动气缸上可进出，进出距离可以由电脑控制，预热环在工作中时其中心也在上轴、下轴的中心线上。区熔热场安装完毕后，即可进行通水试验，若不漏水，可通30%_40%左右高压(低压)，进行预热环加热试验，预热环因感应而发红，此时，可证明加热线可以正常工作，由于是在空气中空试，所以在加热时应避免功率过大，以免预热环氧化。通过本专利技术实施例提供的区熔热场，所熔化的单晶硅棒料直径较大，可以每只投料40kg左右，所生产的单晶硅重量可以达到37kg，实现了生产直径较大的单晶硅。本专利技术实施例还相应提供一种区熔单晶硅生产工艺方法，如图4所示，包括步骤S401、将多晶硅棒料固定在上轴下端，将籽晶固定在下轴顶端；步骤S402、通过预热环对多晶娃棒料进行预加热；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种区熔热场，包括：预热环、加热线圈以及保温罩，其特征在于，其中：所述加热线圈的上斜面外设置至少一级台阶平台，且所述加热线圈的内径大于或等于30mm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮光玉，冷先锋，王楠，
申请(专利权)人：北京京运通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：