วิธีเตรียมโพลีซิลิคอน

1. กำลังโหลด

วางเบ้าหลอมควอตซ์เคลือบบนโต๊ะแลกเปลี่ยนความร้อน เพิ่มวัตถุดิบซิลิกอน จากนั้นติดตั้งอุปกรณ์ทำความร้อน อุปกรณ์ฉนวน และฝาครอบเตา อพยพออกจากเตาเพื่อลดแรงดันในเตาเป็น 0.05-0.1mbar และรักษาสุญญากาศ แนะนำอาร์กอนเป็นก๊าซป้องกันเพื่อรักษาความดันในเตาเผาโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 400-600mbar

2. เครื่องทำความร้อน

ใช้เครื่องทำความร้อนกราไฟท์เพื่อให้ความร้อนแก่ตัวเตา ขั้นแรกให้ระเหยความชื้นที่ดูดซับบนพื้นผิวของชิ้นส่วนกราไฟท์ ชั้นฉนวน วัตถุดิบซิลิกอน ฯลฯ จากนั้นค่อย ๆ ให้ความร้อนขึ้นเพื่อให้อุณหภูมิของเบ้าหลอมควอตซ์อยู่ที่ประมาณ 1200-1300℃- กระบวนการนี้ใช้เวลา 4-5 ชม.

3. การละลาย

แนะนำอาร์กอนเป็นก๊าซป้องกันเพื่อรักษาความดันในเตาเผาโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 400-600mbar ค่อยๆ เพิ่มพลังความร้อนเพื่อปรับอุณหภูมิในเบ้าหลอมเป็นประมาณ 1500℃และวัตถุดิบซิลิกอนก็เริ่มละลาย เก็บประมาณ 1500℃ในระหว่างกระบวนการหลอมจนกระทั่งการหลอมเสร็จสิ้น กระบวนการนี้ใช้เวลาประมาณ 20-22 ชั่วโมง

4. การเติบโตของคริสตัล

หลังจากที่วัตถุดิบซิลิกอนหลอมละลาย พลังงานความร้อนจะลดลง ทำให้อุณหภูมิของเบ้าหลอมลดลงเหลือประมาณ 1420-1440℃ซึ่งเป็นจุดหลอมเหลวของซิลิคอน จากนั้นเบ้าหลอมควอตซ์จะค่อยๆเคลื่อนลงด้านล่าง หรืออุปกรณ์ฉนวนจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เพื่อให้เบ้าหลอมควอตซ์ค่อยๆ ออกจากโซนทำความร้อนและก่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม ในเวลาเดียวกัน น้ำจะถูกส่งผ่านแผ่นทำความเย็นเพื่อลดอุณหภูมิของการหลอมเหลวจากด้านล่าง และผลึกซิลิคอนจะเกิดขึ้นครั้งแรกที่ด้านล่าง ในระหว่างกระบวนการเติบโต ส่วนต่อประสานระหว่างของแข็งและของเหลวจะยังคงขนานกับระนาบแนวนอนเสมอจนกว่าการเติบโตของคริสตัลจะเสร็จสิ้น กระบวนการนี้ใช้เวลาประมาณ 20-22 ชั่วโมง

5. การหลอม

หลังจากที่การเติบโตของคริสตัลเสร็จสิ้น เนื่องจากการไล่ระดับอุณหภูมิขนาดใหญ่ระหว่างด้านล่างและด้านบนของคริสตัล ความเครียดจากความร้อนอาจมีอยู่ในแท่งโลหะ ซึ่งแตกง่ายอีกครั้งในระหว่างการให้ความร้อนของเวเฟอร์ซิลิคอนและการเตรียมแบตเตอรี่ . ดังนั้น หลังจากที่การเติบโตของผลึกเสร็จสิ้น แท่งซิลิคอนจะถูกเก็บไว้ใกล้จุดหลอมเหลวเป็นเวลา 2-4 ชั่วโมง เพื่อให้อุณหภูมิของแท่งซิลิคอนมีอุณหภูมิสม่ำเสมอและลดความเครียดจากความร้อน

6. การระบายความร้อน

หลังจากที่หลอมแท่งซิลิคอนในเตาเผาแล้ว ให้ปิดพลังงานความร้อน เพิ่มอุปกรณ์ฉนวนความร้อนหรือลดแท่งซิลิคอนลงจนสุด และนำก๊าซอาร์กอนไหลจำนวนมากเข้าไปในเตาเผาเพื่อค่อยๆ ลดอุณหภูมิของแท่งซิลิคอนให้ใกล้เข้ามา อุณหภูมิห้อง ขณะเดียวกันความดันแก๊สในเตาจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงความดันบรรยากาศ กระบวนการนี้ใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมง