[发明专利]一种单晶硅提炼生产工艺及其精炼装置

权利要求书

1.一种单晶硅提炼生产工艺，其特征在于：包括下列工序：

S1，加料工序：将精确称重的多晶硅原料及掺杂物料按照工艺设定比例放入加热釜内，掺杂物料的种类依电阻的N或P型而定，掺杂物料的含量依据导电率和纯净度的需求进行确定，掺杂物料种类包括硼，磷，锑，砷；

S2，熔化工序：加完多晶硅原料于石英埚内后，长晶炉关闭并抽成真空，然后充入高纯氩气使之维持一定压力范围内，再打开石墨加热器电源，加热至多晶硅熔化温度以上，将多晶硅原料以及掺杂物料的混合物熔化为硅熔体；

S3，缩颈生长工序：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体中，由于籽晶与硅熔体场接触时的热应力，会使籽晶产生位错，这些位错必须利用缩颈生长使之消失掉，缩颈生长是将籽晶快速向上提升，使长出的籽晶的直径缩小到一定大小，由于位错线与生长轴成一个交角，产生零位错的晶体；

S4，放肩生长工序：长完细颈之后，降低温度与拉速，使得晶体的直径渐渐增大到所需的大小；

S5，等径生长工序：长完细颈和肩部之后，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒直径维持在正负两毫米之间，这段直径固定的部分即称为等径部分，单晶硅片取自于等径部分；

S6，尾部生长工序：在长完等径部分之后，如果立刻将晶棒与液面分开，那么热应力将使得晶棒出现位错与滑移线，为了避免此问题的发生，必须将晶棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开，这一过程称之为尾部生长，长完的晶棒被升至上炉室冷却一段时间后取出，即完成一次生长周期。

2.一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）顶端的中部固定安装有炉体（2），所述底座（1）的边侧垂直固定有四根导向柱（3），四根所述导向柱（3）的中部活动嵌合有升降板（4），所述升降板（4）的中部固定扣接有炉盖（5），所述炉盖（5）的顶端垂直连通有拉伸管道（6），所述拉伸管道（6）的内壁活动嵌合有石墨活塞（7），所述石墨活塞（7）的底端垂直连接有籽晶棒（8），所述石墨活塞（7）的顶端垂直固定连接有滚珠丝杆（9），所述拉伸管道（6）的顶端固定有变速箱（10），所述变速箱（10）的输出轴为中空管轴（11），所述中空管轴（11）同轴嵌合固定有丝杆螺母（12），所述滚珠丝杆（9）螺合所述丝杆螺母（12），所述变速箱（10）的输入轴连接有伺服电机（13），四根所述导向柱（3）的顶端固定有顶板（14），所述顶板（14）的边侧垂直固定有四根气缸（15），四根所述气缸（15）伸缩轴的底端分别垂直连接所述升降板（4）的边侧。

3.根据权利要求2所述的一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：所述炉体（2）的内层为石英坩埚（201），所述石英坩埚（201）外侧的底面贴合固定有电加热圈（202），所述电加热圈（202）的外侧包覆有石棉隔热层（203），所述石棉隔热层（203）包覆所述石英坩埚（201）的顶面，所述石棉隔热层（203）的外侧还包覆有不锈钢隔离层（204）。

4.根据权利要求2所述的一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：所述拉伸管道（6）的外圆面包覆有石棉保温层（601）。

5.根据权利要求2所述的一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：所述炉盖（5）顶端的一侧连通有两位三通阀（16），所述炉体（2）的两侧分别设有抽气机（17）和氩气罐（18），所述炉体（2）内腔通过所述两位三通阀（16）交替连通所述抽气机（17）和所述氩气罐（18）。

6.根据权利要求2所述的一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：所述拉伸管道（6）的内截面为矩形或正多边形结构，所述石墨活塞（7）的横截面为与之适配的矩形或正多边形结构。

7.根据权利要求2所述的一种单晶硅提炼生产用精炼装置，其特征在于：所述炉体（2）的边侧固定有机械臂（19），所述机械臂（19）的顶端连接有伸缩卡夹（20），所述伸缩卡夹（20）的移动末端交接所述炉体（2）的顶面。