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。 (一)加热准备 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
(二)硅料熔化 硅料在熔化时,由于需要吸收大量的热量,因此,在熔点附近,温度上升会很慢。要注意,通常,硅的熔点是1414℃,但在熔化时,硅的温度通常要高出1420 ℃,才有可能使硅顺利熔化。否则,硅料可能发生熔化后,由于周围的硅还是固体,又开始凝固的现象,这就是为什么有时温度会出现上下反复的情况;因为,硅料在熔化时,有时局部在熔化后,温度会超出熔点很多,但周围可能还有没有熔化的硅块;当熔化的硅液流到硅块下面后,硅块又露出来,导致红外测温仪显示的温度又低于熔点。
这样的现象往往持续几个小时,持续的时间与加热器功率有关。有时,当绝大部分硅料熔化时,还有一些较大的硅块未熔化,一旦这些硅块漂到测温仪的视场中,则会发生红外测温仪显示的温度突然下降的现象,严重时甚至会使红外显示温度低于硅液温度50 ℃以上。此时,不要误解为硅液又凝固了,可能只是暂时的现象而已。
解决熔化不完全的方法就是一直加大功率到硅液完全熔化为止。通常,将硅液升温到1490 ℃,然后保持一段时间,待从红外测温仪看到硅液表面变得清澈以后,再开始降温。待硅液全部熔化后,即进入真空熔炼的过程了。
(三) 粉料的熔化 在铸锭的过程中,有时会遇到粉料。这些粉料通常是FDR循环流化床工艺中产生的。由于粉料的价格比较便宜,因此,不少铸锭厂家希望能够对粉料进行铸锭。对于粉料的处理,需要十分注意。因为,粉料在大气状态下很容易被真空泵所产生的气流带起来在炉内飞扬,硅粉飞扬不仅会造成硅料的浪费,在飞扬过程中硅粉还会沾在加热件、保温体上,这样,一旦这些硅粉熔化,很容易渗入石墨材料和保温材料,导致加热件和保温体损坏;此外,硅粉的飞扬会随着气体到真空泵力,导致真空泵的损坏。因此,在对粉料的熔炼过程中,要严防粉料的飞扬。
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