如何提高TDLFZ35型区熔炉的综合性能.pdfVIP

如何提高TDL-FZ35型区熔炉的综合性能 梁开金 (峨嵋半导体材料研究所 峨眉山市614200) 摘要:本文从应用的角度分析了TDL-FZ35型区熔炉存在的一些问题;阐述了提高 TDL-FZ35型区熔炉的综合性能的一些方法。 一:前言 近几年来，国内半导体材料工业不太景气。40311及以下尺寸的区熔硅单晶市场日渐萎 缩，而小4区熔硅单晶却具有良好的市场前景，为适应市场，就必须提高相应的生产能力， 这就对区熔单晶硅的生产设备及生产工艺提出了更高的要求。实现44’区熔硅单晶的生 产，必须解决两方面的问题，一方面是生产设备问题，另一方面是生产工艺问题。进口相 应的生产设备，耗资巨大，面对现实，别无选择，只能立足于自力更生。经过近一，两年 的摸索及反复试验，成功地闯出了一条通过对西安理工大学工厂生产的TDL-FZ35型区熔 炉 (高频感应加热装置为我厂，所自制)逐步改良.而达到生产}(4’区熔单晶之路。 二:如何提高TDL-FZ35的综合性能 我厂.所在一九九二年初从西安理工大学工厂购买了三台TDL,FZ35型区熔炉主机， 并自行设计制造了三台 “BG-60高频感应加热装置与之配套，用于较大直径的区熔硅单 晶的生产，到现在，已能在该设备上较好地拉制巾3’的区熔桂棒，但经过这几年的运行， 我们发现它存在以下几方面的问题。 (1)阳极高压过高，同时槽路发热量大。(2)高 频传输损耗大。 (3)有的炉子感应线圈存在较严重的蓝光。 4〔)机械传动的控制系统 抗干扰能力差，高频功率教强的时候容易发生飞车。这些问题都严重地影响了该炉型产品 的成品率，而且使其很难适应更大直径的区熔硅单晶的生产。但是按照TDL,FZ35的设计 能力，能提供拉制$4’区熔硅单晶棒所需要的工艺条件，只是由于上述原因，使其不能胜 任-44，区熔硅单晶的生产. (一):高频感应加热装置的改造 BG-60频感应加热装置的主要技术指标及关键部件重要参数: 最大输出功率 60KW 高频振荡功率 2.3-2.6MHz 高压可调范围 0--1OKV 振荡管型号 FD-911S Pamax 80Kw, Pgtnax 2.6Kw Eamax 15Kw fmax 25MHz 主变压器 100KVA, M , 380VnSOOV 可控硅 80OV1500A 82 高压硅堆 20KV/IOA 虽然从最大输出功率，阳极高压可调范围看都能满足拉制小4，区‘熔硅单晶棒所需要 的功率条件。各重要功率部件都具有较大的裕量，但是实际情况是现有的高频系统的高压 不能可靠地升至9KV，特别是电网电压俪低的时候:而且随着高频功率的增大，槽路损耗 也将增大，伴随而来的打火，放炮事故亦将增多，对正常生产是极为不利的。高频感应加 热装置的系统结构框图及槽路电路原理图如以下两图所示。 图一。高频感应加热装置系统结构示意图 Cl,C2:高压匹配及滤波电容 T:同轴器 C Q J : 一次谐振电容 L:加热线圈 广 a 口 曰 ‘ ‘ 二次谐振电容 RF:射频电缆 B : 变换器 图二:槽路电路原理图 根据以上两图，影响高频感应加热装置效率的是 (1)射频电缆， (2)槽路， (3) 同轴器， (4)加热线圈 (由于加热线圈必须按规定的工艺要求制作，不能随便改变)。 据此我们采用以下原则对系统进行了改造。(1)摒弃原来所用的成品射频电缆，采用自 制的射频电缆，并且从新调整槽路箱内C1,C2两电容的安装位置，以求缩