[发明专利]一种多晶铸锭半熔高效坩埚工艺

说明书

技术领域

本发明属于多晶硅铸锭技术领域，具体涉及一种多晶铸锭半熔高效坩埚工艺。

背景技术

目前，多晶硅铸锭方法主要有半熔铸锭法和全熔铸锭法两种。其中，半熔铸锭法(也称为有籽晶铸锭多晶硅法、有籽晶高效多晶硅技术、半熔高效法等)，是指采用毫米级硅料作为形核中心进行外延生长，铸造低缺陷高品质的多晶硅铸锭；全熔铸锭法(也称为无籽晶铸锭多晶硅法、无籽晶高效多晶硅技术、全熔高效法等)，是指采用非硅材料在坩埚底部制备表面粗糙的异质形核层，通过控制形核层的粗糙度与形核时过冷度来获得较大形核率，铸造低缺陷高品质多晶硅铸锭。有籽晶高效多晶硅技术是硅材料的外延生长，而无籽晶高效多晶硅技术是一种异质形核；虽然两者都可以获得高品质的小晶粒高效多晶硅铸锭，但是由于形核机理不同，两种技术生长的晶体硅存在一定的差异。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种多晶铸锭半熔高效坩埚工艺，减少晶锭侧部和底部红区，使边棒硅片效率提升1％以上，硅片效率由18.2％提升至18.5％以上，从而实现多晶硅锭切割成硅片后的转化效率提升。

技术方案：一种多晶铸锭半熔高效坩埚工艺，包括如下步骤：坩埚制备——喷涂——装料——熔化测籽晶高度——长晶——冷却；其中：

所述坩埚制备中：坩埚的高效层采用纯度＞99.995％、Fe＜0.2ppm进口石英砂，能够隔绝坩埚本身金属杂质扩散到硅料中；

所述喷涂中：采用半雾化半湿的工艺，底部喷涂4遍，保护底部籽晶涂层；

所述装料中：选用直径为5mm以下的碎多晶作为铺底籽晶料，籽晶料高度控制20mm，起引导长晶作用；

所述熔化测籽晶高度中：采用双功率控制模块，调整熔化后期顶部和侧部功率比为70％：30％，放慢熔化速度，保证籽晶预留和平整性，通过测长晶棒计算出实际籽晶剩余高度15mm时手动跳装至长晶阶段；

所述长晶中：通过预留的籽晶的引导均匀成核，前期长晶速度控制在1.0cm/H，减少晶格中的缺陷，中后期速度控制在1.3cm/h，降低程序耗时。

作为优化：所述坩埚制备中：坩埚内径控制在：1020-1021mm。

有益效果：本发明采用高纯高效坩埚，增大坩埚内径尺寸，坩埚内径由1000mm提升至1020mm，减少边棒的红区；铺底料采用1-5mm碎多晶作为籽晶，引导长晶，通过优化融化后期及长晶前期工艺，保证籽晶的预留。

本发明的具体优势如下：

1.高效层采用纯度＞99.995％、Fe＜0.2ppm的石英砂，有效的阻止坩埚本体内的金属杂质向硅料中扩散并污染硅料。采用湿喷工艺，隔离硅液与坩埚本体反应。

2.坩埚内径由1000mm提升至1020mm，投料量由830kg增至870kg。开方边皮厚度增加，减少了边棒的红区，提升边棒效率。晶锭收益维持不变。

3.装料采用1-5mm的碎多晶作为铺底籽晶料，籽晶高度20mm左右。起引导长晶作用。

4.采用双功率控制模块，熔化前期顶部和侧壁加热功率比为55％：45％，后期调整为70％：30％。目的降低融化速度，以保证底部籽晶的完整性和平整度。通过石英棒测量出实际籽晶剩余高度为15mm时跳入长晶阶段。

5.通过籽晶引导均匀成核，大量的晶核对应晶界中可吸收晶体内的很多缺陷(如：位错)。优化长晶配方，前期速度控制在1.0CM/H，最大化的降低晶格缺陷。中后期控制在1.3CM/H，降低程序耗时。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

一种多晶铸锭半熔高效坩埚工艺，包括如下步骤：坩埚制备——喷涂——装料——熔化测籽晶高度——长晶——冷却；其中：

所述坩埚制备中：坩埚内径控制在：1020-1021mm，坩埚的高效层采用纯度＞99.995％、Fe＜0.2ppm进口石英砂，能够隔绝坩埚本身金属杂质扩散到硅料中；

所述喷涂中：采用半雾化半湿的工艺，底部喷涂4遍，保护底部籽晶涂层；

所述装料中：选用直径为5mm以下的碎多晶作为铺底籽晶料，籽晶料高度控制20mm，起引导长晶作用；