浅谈单晶硅炉的工艺

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1、浅谈单晶硅炉的工艺摘要:本文简单介绍单品硅炉的工艺及台达pic在其上面的应用。其中应用到台达pic的应用的型号有。DVP32EH00M+16HP+16HM+04AD+04DA+04DA。关键字：晶转，晶升，竭转，竭升前言：随着世界能源供应的tl趋紧张，可再生能源光伏产品发展迅猛，据行业统计2005年全国太阳能电池产能为300MW,到2007年已发展到1000MW,到2010年我国太阳能电池/纽件产能将达到5000MW以上，显示出对单晶和多晶硅有很人的市场需求，比原來的市场预期提询了10年以上，也预示出单品硅炉的市场需求将成倍增长。单品硅

2、炉是半导体材料直拉法晶体专用设备，其硅单晶棒料经切割等后续工艺处理成芯片被制作为二极管•太阳能电池•集成电路等半导体材料的主要器件。近几年来由于国际能源危机及地球环境改善带来对新能源，可再生能源的巨大需求，光伏产业出现前所未有的增长，半导体硅材料的生产乂进入新的发展期，因此人力加速发展町再牛能源.硅光伏产业及共基础材料…高纯半导体硅(单晶.多芯片)材料已成为当务之急，而硅材料的生长离不开单晶硅炉和多晶硅炉的设备支持。一.工艺介绍及构成部件(摘自台达伺服电机在单品硅炉制作中的应用的文章)1、单晶硅炉的工艺流程简介单晶硅炉炉的组成组件可分成

3、四部分(1)炉体：包括石英石墨堆垠，加热及绝热纽件，炉壁(2)晶棒及iff璃拉升旋转机构：包括籽晶夹头，吊线及拉升旋转组件(3)气氛压力控制：包括气体流量控制，真空系统及压力控制阀(4)控制系统：包括侦测感应器及电脑控制系统加工工艺：加料T熔化T缩颈牛长T放肩生长―等径牛长T尾部牛长(1)加料：将多晶硅原料及杂质放入石英培堀内，杂质的种类依电阻的N或P型而定。杂质种类冇硼，磷，怫，神。(2)熔化：加完多品硅原料于石英璃内后，长品炉必须关闭并抽成真空后充入高纯氮气使之维持一定压力范围内，然后打开石墨加热器电源，加热至熔化温度(1420°C

4、)以上，将多晶硅原料熔化。(3)缩颈牛长：当硅熔体的温度稳定之后，将籽晶慢慢浸入硅熔体屮。由于籽晶与硅熔体场接触吋的热应力，会使籽品产牛•位错，这些位错必须利用缩劲纶长使之消失掉。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(4・6mm)由于位错线与生长轴成一个交角，只要缩颈够长，位错便能长出晶体表面，产生零位错的晶体。(4)放肩牛长：长完细颈之后，须降低温度与拉速，使得品体的直径渐渐增大到所需的大小。(5)等径生长：长完细颈和肩部之示，借着拉速与温度的不断调整，可使晶棒肓径维持在正负2mm之间，这段直径固定的部分即称

5、为等径部分。单晶硅片取H于等径部分。(6)尾部生长：在长完等径部分Z后，如果立刻将品棒与液面分开，那么效应力将使得品棒出现位错与滑移线。于是为了避免此问题的发牛，必须将品棒的直径慢慢缩小，直到成一尖点而与液面分开。这一过程称之为尾部牛长。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。二、电气控制方案工控机485DVP32EH00M+16HP+16HM+04AD+04DA+04DA第一个04DA第一个通道控制第一个CDS伺服转速（晶升）第二个通道给温控器一个模拟量第三个通道控制第一个AB伺服的转速（晶转）第四个通道控制第二

6、个AB伺服的转速（蜗转）第二个04DA第一个通道控制第二个CDS伺服转速三、晶体生长控制系统方式1.直径控制器通过IRCON红外测温仪对晶体生长时的直径进行测量，直接测量晶体的直径变化，并根据直径数值的变化对品体的提拉速度进行准确控制，实现晶体直径的等径口动生长2.温校控制器通过对晶升速度的测量，将晶升速度与生氏过程的拉速设定曲线进行比较，对晶体的生长温度进行控制，使晶体提拉速度按工艺设定曲线进行变化。3.肩控制器根据放肩控制曲线控制晶体放肩过程。4.收尾控制器根据收尾控制曲线控制晶体收尾过程。四、台达pic在其领域的应用1.通讯：PL

7、C端使用COM2；57600,7,E,1RS-4852.主机：(1)输入：X0+/X0-:晶转输入;X2：（S-PLX）晶上限位X3：（S-PLX）晶下限位X4+/X4-:谢转输入;X6：（S-PLX）品升开X7：（S-PLX）晶快升X10:计长；XII：（S-PLX）晶快降X12：（S-PLX）期升上限位X13：（S-PLX）圳升下限位X14:焰位；X15：（S-PLX）竭升开X16：（S-PLX）堀快升X17：（S-PLX）圳快降(2)Y4:Y5:Y6:Y7:Y10:Y11:Y12:Y13:Y14:（S-PLX）竭普升输出;（S-P

8、LX）晶普升输出;（S-PLX）晶限位输出;（S-PLX）堀限位输出；（S-PLX）晶快升输出；（S-PLX）晶快奖输出；（S-PLX）品升电机继电器输出；（S-PLX）加热开输出；（S-PLX）无水报警输