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一种蒸预熔方法

阅读:185发布:2023-06-11

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1.一种蒸预熔方法,其特征在于,包括如下步骤:
a)将坩埚表面进行打磨,打磨后用去离子进行冲洗,冲洗后用无水乙醇清洗;
b)将坩埚用氮气吹干;
c)初熔操作:
c-1)在坩埚中放入1/3坩埚容积的单晶硅,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟;
c-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
c-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-30分钟;
c-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并保持10-30分钟;
c-5) 降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并10-30分钟;
c-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空;
d)复熔操作:
d-1)在坩埚中再放入1/3坩埚容积的单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟;
d-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-40分钟;
d-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空;
e)终熔操作:
e-1) 在坩埚中填满单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持5-25分钟;
e-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-3) 增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持20-60分钟;
e-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空。
2.根据权利要求1所述的蒸镀用硅预熔方法,其特征在于:还包括在步骤b)后将坩埚放入烘箱中在200℃的温度烘烤60分钟的步骤。
3.根据权利要求1所述的蒸镀用硅预熔方法,其特征在于:步骤c-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤c-2)中电子束功率为
15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-3)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤c-4)中电子束功率为15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤c-6)中冷却时间为20分钟。
4.根据权利要求1所述的蒸镀用硅预熔方法,其特征在于:步骤d-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤d-2)中电子束功率为
20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-3)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤d-4)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤d-6)中冷却时间为20分钟。
5.根据权利要求1所述的蒸镀用硅预熔方法,其特征在于:步骤e-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤e-2)中电子束功率为
30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-3)中电子束功率为50Kw,保持时间为10分钟,步骤e-4)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤e-6)中冷却时间为20分钟。

说明书全文

一种蒸预熔方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体激光封装技术领域,具体涉及一种蒸镀用硅预熔方法。

背景技术

[0002] 半导体激光器封装过程中,需要对激光器进行镀膜以提高出光效率和保护激光器的作用,在镀膜过程中经常会用到硅的蒸发,但是在现有技术中控制硅的蒸发速率是一大难点,在蒸镀硅过程中很容易造成崩硅现象,从而导致整炉产品作废。

发明内容

[0003] 本发明为了克服以上技术的不足,提供了一种有效降低硅崩溅,提高成品率的蒸镀用硅预熔方法。
[0004] 本发明克服其技术问题所采用的技术方案是:一种蒸镀用硅预熔方法,包括如下步骤:
a)将坩埚表面进行打磨,打磨后用去离子进行冲洗,冲洗后用无水乙醇清洗;
b)将坩埚用氮气吹干;
c)初熔操作:
c-1)在坩埚中放入1/3坩埚容积的单晶硅,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟;
c-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
c-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-30分钟;
c-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并保持10-30分钟;
c-5) 降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并保持10-30分钟;
c-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空;
d)复熔操作:
d-1)在坩埚中再放入1/3坩埚容积的单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟;
d-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-40分钟;
d-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟;
d-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空;
e)终熔操作:
e-1) 在坩埚中填满单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持5-25分钟;
e-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-3) 增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持20-60分钟;
e-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟;
e-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空。
[0005] 优选的,还包括在步骤b)后将坩埚放入烘箱中在200℃的温度烘烤60分钟的步骤。
[0006] 优选的,步骤c-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤c-2)中电子束功率为15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-3)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤c-4)中电子束功率为15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤c-6)中冷却时间为20分钟。
[0007] 优选的,步骤d-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤d-2)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-3)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤d-4)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤d-6)中冷却时间为20分钟。
[0008] 优选的,步骤e-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤e-2)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-3)中电子束功率为50Kw,保持时间为10分钟,步骤e-4)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤e-6)中冷却时间为20分钟。
[0009] 本发明的有益效果是:初熔、复熔以及终熔步骤中每次只添加三分之一的单晶硅,可以确保每次熔化时均匀受热,每次熔化时都是二次升温二次降温的过程,有效减少单晶硅蒸发过程中的崩硅问题,从而提高成品率,复熔时比初熔的电子束扫描面积增加,同时复熔时升温过程中电子束功率也比初熔时升温过程中电子束功率增加,可以确保单位质量的单晶硅块的热量一致,终熔升温过程中电子束功率比复熔时电子束功率增加,其目的也是确保单位质量的单晶硅块的热量一致。

具体实施方式

[0010] 下面对本发明做进一步说明。
[0011] 一种蒸镀用硅预熔方法,包括如下步骤:a)将坩埚表面进行打磨,打磨后用去离子水进行冲洗,冲洗后用无水乙醇清洗,通过打磨清洗有效清除坩埚表面杂质及水分子。
[0012] b)将坩埚用氮气吹干。
[0013] c)初熔操作:c-1)在坩埚中放入1/3坩埚容积的单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟,此时先保证单晶硅块之间均匀受热。
[0014] c-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟,通过在均匀受热后升温保证单晶硅块熔化过程稳定地从固相过度到液相,避免急速升温崩硅问题。
[0015] c-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-30分钟,通过第二次升温保证硅液稳定,保持液相并有效填充坩埚壁上的微观孔洞,避免后续使用过程孔洞引起崩溅问题。
[0016] c-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并保持10-30分钟,此步骤通过降温保证硅液凝固过程稳定地从液相相过度到固相。
[0017] c-5) 降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的1/2并保持10-30分钟,通过第二次降温,可以缓慢降低凝固初期硅块的温度,避免裂纹。
[0018] c-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空,最后通过自然冷却,可以缓慢降低坩埚和电子枪周围零部件温度,延缓零部件老化速度。
[0019] d)复熔操作:d-1)在坩埚中再放入1/3坩埚容积的单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持5-25分钟,保证新添单晶硅块及初熔硅块之间以形成均匀的热分布。
[0020] d-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟,升温后保证硅块熔化过程稳定地从固相过度到液相避免急速升温崩硅问题。
[0021] d-3)增加电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持20-40分钟,通过第二次升温保证硅液稳定保持液相,并有效填充坩埚壁上的微观孔洞,避免后续使用过程孔洞引起崩溅问题。
[0022] d-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟,通过降温保证硅液凝固过程稳定地从液相相过度到固相。
[0023] d-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积与坩埚底部面积相等并保持10-30分钟,通过第二次降温可以缓慢降低凝固初期硅块的温度,避免裂纹。
[0024] d-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空,通过自然冷却缓慢降低坩埚和电子枪周围零部件温度延缓零部件老化速度。
[0025] e)终熔操作:e-1) 在坩埚中填满单晶硅块,抽真空,打开电子束,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持5-25分钟,保证新添单晶硅块及复熔硅块之间以形成均匀的热分布。
[0026] e-2)增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟,通过升温保证硅块熔化过程稳定地从固相过度到液相,避免急速升温崩硅问题。
[0027] e-3) 增加电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持20-60分钟,通过二次升温保证硅液稳定保持液相,并有效填充坩埚壁上的微观孔洞,避免后续使用过程孔洞引起崩溅问题。
[0028] e-4)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟,第一次降低温度后保证硅液凝固过程稳定地从液相相过度到固相。
[0029] e-5)降低电子束功率,使电子束扫描面积为坩埚底部面积的2/3并保持10-30分钟,通过第二次降温缓慢降低凝固初期单晶硅块的温度,避免裂纹。
[0030] e-6)降低电子束功率为0Kw,冷却20-60分钟后破真空,通过自然冷却缓慢降低坩埚和电子枪周围零部件温度延缓零部件老化速度。
[0031] 初熔、复熔以及终熔步骤中每次只添加三分之一的单晶硅,可以确保每次熔化时均匀受热,每次熔化时都是二次升温二次降温的过程,有效减少单晶硅蒸发过程中的崩硅问题,从而提高成品率,复熔时比初熔的电子束扫描面积增加,同时复熔时升温过程中电子束功率也比初熔时升温过程中电子束功率增加,可以确保单位质量的单晶硅块的热量一致,终熔升温过程中电子束功率比复熔时电子束功率增加,其目的也是确保单位质量的单晶硅块的热量一致。
[0032] 实施例1:还包括在步骤b)后将坩埚放入烘箱中在200℃的温度下烘烤60分钟的步骤,通过烘烤确保坩埚在使用时的干燥度。
[0033] 实施例2:步骤c-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤c-2)中电子束功率为15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-3)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤c-4)中电子束功率为15Kw,保持时间为10分钟,步骤c-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤c-6)中冷却时间为20分钟。
[0034] 实施例3:步骤d-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤d-2)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-3)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤d-4)中电子束功率为20Kw,保持时间为10分钟,步骤d-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤d-6)中冷却时间为20分钟。
[0035] 实施例4:步骤e-1)中抽真空时的真空度为 Torr- Torr,电子束功率为10Kw,保持时间为5分钟,步骤e-2)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-3)中电子束功率为50Kw,保持时间为10分钟,步骤e-4)中电子束功率为30Kw,保持时间为10分钟,步骤e-5)中电子束功率为10Kw,保持时间为10分钟,步骤e-6)中冷却时间为20分钟。
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