[實用新型]多晶硅晶棒的制造裝置

有效

• 申請號: 200820180533.2
• 申請日: 2008-12-03
• 公開（公告）號: CN201343583Y
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 藍崇文;徐文慶;謝兆坤;王興邦;何思樺
• 申請（專利權）人: 昆山中辰矽晶有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/10
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 周春發

技術領域

本實用新型有關一種硅晶體制造裝置，旨在提供一種可以較低的成本以及較少的條件限制，制造可供制作太陽能晶片原料的多晶硅晶棒的相關裝置。

背景技術

太陽能光電池屬半導體的一種，故又稱為太陽能晶片，硅(silicon)為目前通用的太陽能電池的原料代表，其發電原理為利用太陽光能轉換成電能。太陽能光電基板(Solar?PV?Cell)的晶片材質有很多種，大致上可分為單晶硅(Monocrystalline?Silicon)、多晶硅(Polycrystalline/Multicrystalline?Silicon)、非晶硅(Amorphous?Silicon)，以及其它非硅材料，其中以單晶硅及多晶硅兩類最為常見。

其中，單晶硅的組成原子均按照一定的規則，因此產品轉換效率較高，單晶硅的制作方法是把純度為99.999999999％的硅金屬熔融于石英坩堝中，然后把方向為<100>的單晶硅硅晶種(seed)插入硅融漿的液面，以每分鐘轉2～20圈的速率旋轉，同時以每分鐘0.3～10毫米(mm)的速度緩慢的往上拉引，經過頸部成長(旨在消除晶種內排差)、晶冠成長(旨在使直徑增加至所需的晶棒大小)、晶體成長以及尾部成長(旨在避免造成排差與滑移面現象)的拉晶程序之后，即可形成一直徑4～8單晶硅碇(ingot)，此制作方法稱為柴氏長晶法(CzochralskiMethod)。

雖然，早期市場的產品仍以單晶硅為主，但由于單晶硅的生產成本較高，加上近年來多晶硅的技術進展很快，使得多晶硅的轉換效率大幅的提高，在低成本的優勢下，多晶硅已有取代單晶硅產品的趨勢。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型所解決的技術問題即在提供一種可以較低的成本以及較少的條件限制，制造可供制作太陽能晶片原料的多晶硅晶棒的相關裝置，主要將多晶形式的硅晶種浸入硅融湯當中，以析出多晶硅的結晶，并且結晶逐漸被析出的過程中，以既定的速度將硅晶種上拉，使硅晶種的下端結晶依序以頸部成長、晶冠成長、晶體成長以及尾部成長的拉晶程序，而長成可供制作太陽能晶片原料的多晶硅晶棒。

本實用新型的技術方案為：一種多晶硅晶棒的制造裝置，其至少包含有：石英坩鍋，該石英坩鍋中容置有硅融漿；加熱器，該加熱器設于該石英坩鍋的外圍；旋轉提拉件，該旋轉提拉件設于該石英坩鍋上方；多晶形式的硅晶種，該多晶形式的硅晶種浸入石英坩鍋的硅融漿當中，以析出多晶硅的結晶，并且結晶逐漸被析的過程中，該旋轉提拉件以既定的速度將硅晶種上拉，使硅晶種的下端結晶依序以晶冠以及晶體構成的多晶硅晶棒。

該多晶形式的硅晶種為單一多晶硅。

該多晶形式的硅晶種由多個單晶硅所構成。

該硅融湯將置放于石英坩鍋內的塊狀多晶硅加熱至攝氏1410～1420度融化而成。

該晶冠之前先形成頸部。

該晶體部之后形成尾部。

該晶冠之前先形成頸部，而該晶體之后形成尾部。

該制造裝置進一步設有絕熱層，該絕熱層系設于該坩鍋外圍。

該制造裝置進一步設有斷熱保溫層，該斷熱保溫層設于該加熱器以及坩鍋的外圍。

即使本實用新型的工作溫度范圍與制程有部分與習知的柴氏單晶硅制程有部分重疊，但兩者的本質差異卻極大，原因在于柴氏單晶硅制程所使用的硅晶種必須為特定方向的單晶硅硅晶種，例如<100>或<111>，而且在晶體頸部成長的拉晶過程中必須謹慎控制頸部直徑以及長度控制在到一定尺寸，方能夠消除晶體內的排差；反觀，本實用新型旨在制造多晶硅晶棒，因此并不需顧慮傳統柴氏法單晶制程中必須控制及克服排差的問題，故亦可忽略前述頸部成長以及尾部成長的步驟，以大大提升生產速度，而且整個拉晶流程當中的相關條件限制較低，可以大幅降低多晶硅晶棒的制造成本，以及有效提升多晶硅晶棒的產能。

附圖說明

圖1為本實用新型中硅融漿的示意圖；

圖2為本實用新型中頸部成長結構示意圖；

圖3為本實用新型中晶冠成長結構示意圖；

圖4為本實用新型中晶體成長結構示意圖；

圖5為本實用新型中尾部成長結構示意圖；

圖6為本實用新型中晶體成長結構示意圖。

【圖號說明】

10多晶硅晶棒??????????11硅融湯

12硅晶種??????????????121頸部

122晶冠???????????????123尾部

21石英坩鍋????????????211絕熱層