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[發明專利]筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法及制備裝置在審

專利信息
申請號: 202011622914.3 申請日: 2020-12-31
公開(公告)號: CN112853481A 公開(公告)日: 2021-05-28
發明(設計)人: 陳富倫 申請(專利權)人: 陳富倫
主分類號: C30B28/06 分類號: C30B28/06;C30B29/06
代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664 代理人: 張繼鑫
地址: 222342 江蘇省*** 國省代碼: 江蘇;32
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摘要:
搜索關鍵詞: 半導體 制程用 高純 多晶 制備 方法 裝置
【權利要求書】:

1.一種筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,包括:

將制備筒形多晶硅錠所需的多晶硅原料裝入到雙層圓坩堝的內外層結構之間,將裝有多晶硅原料的雙層圓坩堝放入鑄錠爐;

對所述鑄錠爐抽真空直至所述鑄錠爐內的壓力低于第一預設壓力;

加熱熔化:通過所述鑄錠爐加熱所述雙層圓坩堝內的多晶硅原料,直到所述雙層圓坩堝內的多晶硅原料全部變為熔融液體;

降溫凝固:使所述雙層圓坩堝內的熔融液體從雙層圓坩堝底部開始向上凝固,直至所述雙層圓坩堝內的熔融液體全部凝固;

退火冷卻:對凝固后的固體進行退火冷卻,得到筒形多晶硅錠。

2.根據權利要求1所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,

所述加熱熔化的步驟具體包括:打開所述鑄錠爐的加熱器加熱,在所述鑄錠爐內的溫度位于第一預設溫度范圍內時向所述雙層圓坩堝內通入氬氣,在所述鑄錠爐內的壓力達到第二預設壓力范圍后,將所述鑄錠爐內的壓力維持在所述第二預設壓力范圍內;通過所述鑄錠爐的加熱器繼續加熱,在所述鑄錠爐內的溫度達到第二預設溫度范圍后保持所述鑄錠爐內的溫度恒定,直到所述雙層圓坩堝內的多晶硅原料全部變為熔融液體;

所述降溫凝固的步驟具體包括:降低所述鑄錠爐的加熱器的加熱功率,使所述鑄錠爐內的溫度下降,在所述鑄錠爐內的溫度下降至第三預設溫度范圍后打開所述鑄錠爐的保溫籠散熱,同時控制所述雙層圓坩堝內的溫度沿垂直于所述雙層圓坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度,以使所述雙層圓坩堝內的熔融液體從雙層圓坩堝底部開始向上凝固,直至所述雙層圓坩堝內的熔融液體全部凝固;

所述退火冷卻的步驟具體包括:在所述鑄錠爐內的溫度下降至第四預設溫度范圍時,關閉所述保溫籠開始退火,同時控制所述鑄錠爐的加熱器的加熱功率,使退火結束時所述鑄錠爐內的溫度下降至第五預設溫度范圍;關閉所述鑄錠爐的加熱器,按預設速率打開所述鑄錠爐的保溫籠開始冷卻,直至所述鑄錠爐內的溫度下降至第六預設溫度范圍時結束冷卻。

3.根據權利要求2所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,

所述第一預設壓力小于等于0.001mbar;

所述第一預設溫度范圍為1125℃-1225℃,所述第二預設壓力范圍為550mbar-650mbar,所述第二預設溫度范圍為1500℃-1600℃,所述第三預設溫度范圍為1370℃-1470℃,所述第四預設溫度范圍為1250℃-1350℃,所述第五預設溫度范圍為1050℃-1150℃,所述第六預設溫度范圍為300℃-400℃。

4.根據權利要求1所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,還包括:

在所述雙層圓坩堝內裝入多晶硅原料的步驟之前,在所述雙層圓坩堝的內外層結構及底壁圍成的腔體內壁上設置脫膜層。

5.根據權利要求4所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,

所述脫膜層為氮化硅層,所述氮化硅層通過噴涂或刷涂的方式涂覆在所述雙層圓坩堝的內外層結構及底壁圍成的腔體內壁上;和/或

所述雙層圓坩堝由石英制成。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,所述雙層圓坩堝的內層結構為空心結構或實心結構,所述雙層圓坩堝的內層結構為空心結構時,所述筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法還包括:

在所述雙層圓坩堝內裝入多晶硅原料的步驟之前,在所述雙層圓坩堝的內層結構內放置加固內襯。

7.根據權利要求1至5中任一項所述的筒形半導體制程用高純多晶硅錠的制備方法,其特征在于,在將裝有多晶硅原料的雙層圓坩堝放入鑄錠爐的步驟之前還包括:

在所述雙層圓坩堝的外側壁上沿周向方向安裝一圈可拆卸的護板。

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