本發(fā)明提供了一種筒形半導(dǎo)體制程用高純多晶硅錠的制備方法及制備裝置，該方法包括：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(nèi)外層結(jié)構(gòu)之間，將裝有多晶硅原料的雙層圓坩堝放入鑄錠爐；對(duì)鑄錠爐抽真空，打開加熱器加熱，直到多晶硅原料全部熔化成液體；使雙層圓坩堝內(nèi)的溫度從圓坩堝底部向上逐漸上升形成溫度梯度，以使熔化成液體的多晶硅原料逐漸結(jié)晶凝固；在結(jié)晶凝固完成后，通過退火冷卻得到制備完成的筒形多晶硅錠。該種方案，多晶硅錠生產(chǎn)出來后就是筒形的，而通過筒形多晶硅錠生產(chǎn)相同尺寸的環(huán)狀多晶硅時(shí)，投料量可以大幅度降低，同時(shí)，制備的筒形多晶硅錠的品質(zhì)更好，其制備過程中，多晶硅原料的熔融時(shí)間以及能耗更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制程用高純多晶硅錠制備領(lǐng)域，更具體地，涉及筒形半導(dǎo)體制程用高純多晶硅錠的制備方法及制備裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)前大尺寸的半導(dǎo)體技術(shù)用硅環(huán)主要用多晶硅方錠加工制取，由于硅環(huán)的外形與多晶硅方錠存在差異，實(shí)際的生產(chǎn)中需要將方錠的四個(gè)角部和中心部分硅料去除，導(dǎo)致在加工中硅材料浪費(fèi)較多，生產(chǎn)成本高。另外，由于現(xiàn)有鑄錠工藝存在固有的缺點(diǎn)，即硅錠邊緣與中心由于距離加熱器距離差異大，在水平方向存在溫度梯度，導(dǎo)致長晶界面水平方向速率不一致，又由于雜質(zhì)的分凝而出現(xiàn)固態(tài)晶體內(nèi)雜質(zhì)不均勻，影響品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N筒形半導(dǎo)體制程用高純多晶硅錠的制備方法及制備裝置。

本發(fā)明第一方面的技術(shù)方案提供了一種筒形半導(dǎo)體制程用高純多晶硅錠的制備方法，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(nèi)外層結(jié)構(gòu)之間，將裝有多晶硅原料的雙層圓坩堝放入鑄錠爐；

對(duì)所述鑄錠爐抽真空直至所述鑄錠爐內(nèi)的壓力低于第一預(yù)設(shè)壓力；

加熱熔化：通過所述鑄錠爐加熱所述雙層圓坩堝內(nèi)的多晶硅原料，直到所述雙層圓坩堝內(nèi)的多晶硅原料全部變?yōu)槿廴谝后w；

降溫凝固：使所述雙層圓坩堝內(nèi)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(nèi)的熔融液體全部凝固；

退火冷卻：對(duì)凝固后的固體進(jìn)行退火冷卻，得到筒形多晶硅錠。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，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(nèi)的溫度位于第一預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)時(shí)向所述雙層圓坩堝內(nèi)通入氬氣，在所述鑄錠爐內(nèi)的壓力達(dá)到第二預(yù)設(shè)壓力范圍后，將所述鑄錠爐內(nèi)的壓力維持在所述第二預(yù)設(shè)壓力范圍內(nèi)；

通過所述鑄錠爐的加熱器繼續(xù)加熱，在所述鑄錠爐內(nèi)的溫度達(dá)到第二預(yù)設(shè)溫度范圍后保持所述鑄錠爐內(nèi)的溫度恒定，直到所述雙層圓坩堝內(nèi)的多晶硅原料全部變?yōu)槿廴谝后w。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，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(nèi)的溫度下降，在所述鑄錠爐內(nèi)的溫度下降至第三預(yù)設(shè)溫度范圍后打開所述鑄錠爐的保溫籠散熱，同時(shí)控制所述雙層圓坩堝內(nèi)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(nèi)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(nèi)的熔融液體全部凝固。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述退火冷卻的步驟具體包括：

在所述鑄錠爐內(nèi)的溫度下降至第四預(yù)設(shè)溫度范圍時(shí)，關(guān)閉所述保溫籠開始退火，同時(shí)控制所述鑄錠爐的加熱器的加熱功率，使退火結(jié)束時(shí)所述鑄錠爐內(nèi)的溫度下降至第五預(yù)設(shè)溫度范圍；

關(guān)閉所述鑄錠爐的加熱器，按預(yù)設(shè)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(nèi)的溫度下降至第六預(yù)設(shè)溫度范圍時(shí)結(jié)束冷卻。