[发明专利]一种多晶硅锭及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多晶硅锭的制备方法，包括：提供坩埚，在坩埚底部设置形核剂层；在形核剂层上设置硅块或硅颗粒形成架空层，架空层在垂直于坩埚底部的方向上设有贯通的空隙，架空层的高度不小于10mm；在架空层上铺设硅片，硅片覆盖空隙形成覆盖层，然后在覆盖层上填装硅料；加热使硅料熔化形成硅熔体，当覆盖层熔化时，硅熔体通过空隙流向形核剂层的表面，在形核剂层表面形核形成形核层；待覆盖层完全熔化后立即进入长晶阶段，硅熔体在形核层的基础上开始长晶；待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。本发明提供的多晶硅锭的制备方法提高了全熔法铸造多晶硅锭的形核稳定性和形核效率。本发明还提供了一种多晶硅锭。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种多晶硅锭及其制备方法。

背景技术

近年来，太阳能作为一种新兴的可再生绿色能源已经成为了人们开发和研究的热点。伴随着太阳能电池业的快速发展，成本低且适于规模化生产的多晶硅成为行业内最主要的光伏材料之一，并逐步取代传统的直拉单晶硅在太阳能电池材料市场中的主导地位。

目前铸造高效多晶的方法主要有半熔法和全熔法。半熔法是指熔化的时候底部籽晶不完全熔化，留有一定高度的籽晶，从而使硅在未熔化籽晶上生长。半熔法的缺点在于由于留有一定高度的籽晶不熔，造成成本增加，同时半熔工艺操作难度较大。全熔法是在坩埚底部制备一层形核剂层，当硅料完全熔化后与底部形核层接触，硅熔体在形核剂层上形核、生长。但现有的全熔法的形核难以控制、形核率较低。

因此，有必要提供一种新的多晶硅锭的制备方法。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种多晶硅锭的制备方法。本发明多晶硅锭的制备方法工艺简单，提高了全熔法铸造多晶硅锭的形核稳定性和形核效率。

本发明第一方面提供了一种多晶硅锭的制备方法，包括：

提供坩埚，在所述坩埚底部设置形核剂层；

在所述形核剂层上设置硅块或硅颗粒形成架空层，所述架空层在垂直于所述坩埚底部的方向上设有贯通的空隙，所述架空层的高度不小于10mm；

在所述架空层上铺设硅片，所述硅片覆盖所述空隙形成覆盖层，然后在所述覆盖层上填装硅料；

加热使所述硅料熔化形成硅熔体，当所述覆盖层熔化时，所述硅熔体通过所述空隙流向所述形核剂层的表面，在所述形核剂层表面形核形成形核层；待所述覆盖层完全熔化后立即进入长晶阶段，所述硅熔体在所述形核层的基础上开始长晶；

待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭。

其中，所述架空层的高度为10mm-100mm。

其中，所述架空层的高度为10mm-30mm。

其中，所述架空层中设有至少一个宽度大于或等于10mm的空隙。

其中，所述空隙宽度为10mm-150mm。

其中，所述空隙宽度为50mm-150mm。

其中，所述加热使所述硅料熔化形成硅熔体的过程中，所述坩埚顶部的温度为1510℃-1530℃，所述坩埚底部的温度为1300℃-1360℃。

其中，所述硅块或所述硅颗粒的尺寸为10mm-30mm。

其中，所述覆盖层的厚度为1cm-5cm。

本发明第一方面提供的多晶硅锭的制备方法，提高了全熔法铸造多晶硅锭的形核稳定性，使形核阶段具有更高的过冷度，使坩埚底部形核剂在熔化阶段还未结束时就已经完成形核，形成更细小均匀的晶粒、提高形核细小晶粒的几率，提高形核率，且在制备过程中不需要特意调节热场以设置过冷度，制备流程更加简单。