[发明专利]一种缓冲式多晶硅籽晶铸锭熔化结晶工艺

摘要

本发明公开了一种缓冲式多晶硅籽晶铸锭熔化结晶工艺，包括如下步骤(1)多晶硅籽晶装料阶段；(2)多晶硅籽晶铸锭熔化阶段；(3)多晶硅籽晶长晶阶段。本发明通过对不同硅锭降温速率工艺进行了研究，探索了低缺陷密度硅锭制备工艺。同时，为了减少籽晶层局部过熔对硅锭性能的影响，减少硅锭的红区体积，降低硅片生产成本。

主权项

一种缓冲式多晶硅籽晶铸锭熔化结晶工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)多晶硅籽晶装料阶段：步骤a、在坩埚(6)底部铺设一层多晶硅块作为定向凝铸半熔工艺的籽晶层(1)；步骤b、在籽晶层(1)上码放小颗粒原生多晶硅料和细小多晶硅碎片，作为缓冲层(2)；步骤c、在缓冲层(2)上交错叠加放置多层多晶硅晶砖，作为阻挡层(3)，所述阻挡层(3)的中心处共使用25块晶砖，边侧各用晶砖填满；步骤d、使用小颗粒原生多晶硅料将上述步骤中的交错叠加放置的多层多晶硅晶砖中的缝隙填满；步骤e、在阻挡层(3)上逐层码放如下硅料(4)：菜籽料、原生多晶硅料、头尾及边皮料，直至堆放硅料高出坩埚100‑120mm；(2)多晶硅籽晶铸锭熔化阶段：装料完成后，首先将炉腔抽真空到腔体压力降至0.008mbar以下，然后开始加热熔化硅料，熔料过程采取功率控制的方式，快速将炉内的温度升至1150℃‑1250℃，去除附着在硅料内的水分及油脂后，继续将硅料熔化温度提升至1500℃‑1600℃，进行硅料熔化，熔料过程的时间为1200‑1300分钟，使用石英棒测量熔化高度，直至籽晶呈现半熔状态；熔化结束后，缓慢向上提升隔热笼，进入长晶阶段；(3)多晶硅籽晶长晶阶段：设定所用铸锭炉的硅锭底部最终长晶温度为930℃‑1050℃，降温速率α为0.146‑0.186，即可开始进入长晶阶段，随着温度的下降，晶体硅自下而上地生长成柱状晶，直至柱状晶体完成生长。