多晶硅铸锭通常分为加热、熔料、高温稳定、结晶、退火、冷却等六个阶段。本文介绍加热和熔料两个过程。
装好料后,再对炉内进行一遍检查,即可开炉。一般来说,要先对炉子进行抽真空。真空泵逐级打开后,开始通电加温。抽真空的过程虽然很简单,通常是先打开初级泵(机械、旋片或滑阀泵),从大气抽到2000 Pa以下后,然后再打开罗茨泵,抽真空到10 Pa左右;对于经过清洗的洁净块料,抽真空的顺序只要按照上述步骤进行即可。大约在真空度小于1000 Pa时,就可以打开加热电源。
在硅料加热时,可以根据经验采用恒定功率加热,考虑到硅料的热传导性不佳,而RDS3.0 炉型采用的是四周加热方式,熔化时,是从四周开始熔化,这时,由于测温点在坩埚中部,因此,四周可能已经熔化并到了很高的温度,但中间的温度并不高,因此,如果采用温度设定的控制方式,可能功率会加得很大。功率大,容易导致坩埚四壁的温度上升,而坩埚由于是采用石英材质的,一旦温度超过1600 ℃以上,将很容易与硅发生反应,造成坩埚侵蚀;如果温度再上升到1700 ℃,则坩埚会与硅发生剧烈反应,导致硅液飞溅,坩埚熔穿。严重时,硅液甚至会溅到炉顶,导致石墨件和保温层损坏。因此,通常熔化阶段应当采用功率控制的方式,根据理论计算和经验值,使加热功率按照一定的设定值进行,这样可以保证坩埚温度不会过高。
对于RDS4.0型的炉体,由于采用底部和顶部加热方式,情形会好一些,但如果功率过大,也同样会在坩埚底部发生温度过高的情形,只不过,由于顶部和底部都有红外测温,因此,温度不会过高。但如果红外堵塞或者失控,那么,温度过高的危险性也是同样存在的。
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