[發明專利]一種新型多晶硅鑄錠裝置及其鑄錠方法

無效

• 申請號: 201210526801.2
• 申請日: 2012-12-10
• 公開（公告）號: CN103014850A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉亞;郭志球;蘇旭平;王建華
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C30B28/06
• 分類號: C30B28/06;C30B29/06;C30B30/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

1.一種新型多晶硅鑄錠裝置，包括鑄錠爐腔體、位于所述鑄錠爐腔體內的隔熱籠、設置于所述鑄錠爐腔體和所述隔熱籠之間的石墨加熱器、設置于所述隔熱籠內側的坩堝，其特征在于：所述隔熱籠外設置有用于控制多晶硅工藝生長步驟從而得到多晶硅鑄錠的磁場激勵裝置。

2.根據權利要求1所述的新型多晶硅鑄錠裝置，其特征在于：所述磁場激勵裝置在坩堝內產生徑向和橫向磁場，所述磁場的感應強度為500-5000Gs。

3.一種權利要求1所述的新型多晶硅鑄錠裝置的鑄錠方法，其特征在于：所述鑄錠方法應用于普通多晶硅鑄錠，具體步驟為：

1）硅料清洗：利用HF和HNO₃的混合溶液去除硅料表面的氧化層和其他雜質，并烘干；

將硅料裝填進坩堝，將坩堝裝入鑄錠爐，關閉隔熱籠；

2）加溫預熱：從室溫緩慢加熱至1200℃，加熱時間約為6-10小時，真空度約0.4-0.8Pa以下；

3）融化工序：從1200℃加熱至1550℃，從坩堝頂部開始融化硅料，融化工序時間為5-10小時，保持40-80Pa的真空氬氣氣氛；

4）保溫階段：保持溫度在1450-1550℃，時間為2-5小時，保持5-60Pa的真空氬氣氣氛，保持磁場磁感應強度在500-1500Gs；

5）定向凝固結晶階段：從坩堝底部開始降溫結晶，結晶時間為15-60h，真空氬氣氣氛保持在20-60Pa，保持磁場感應強度在500-2000Gs；

6）冷卻工序：當溫度降低至1200℃，關閉石墨加熱器，關閉磁場，保持氬氣氣氛為40-120Pa，冷卻時間為10-30小時；

7）出爐：當溫度冷卻至300-400℃時，關閉氬氣氣氛，取出坩堝。

4.一種權利要求1所述的新型多晶硅鑄錠裝置的鑄錠方法，其特征在于：所述鑄錠方法應用于類單晶鑄錠，大晶粒鑄錠的具體步驟為：?

1）硅料清洗：利用HF和HNO₃的混合溶液去除硅料表面的氧化層和其他雜質，并烘干；

將硅料裝填進坩堝，裝填硅料的時候，首先在坩堝底部鋪上一層2-5cm厚的籽料，然后再裝填其它硅料；

籽料可以完全是（100）晶向的單晶硅片，用于類單晶鑄錠工藝生長；也可以是多種不同晶向的硅片，還可以是單晶的邊皮料，用于大晶粒鑄錠工藝生長；

將坩堝裝入鑄錠爐，關閉隔熱籠；

加溫預熱：從室溫緩慢加熱至1200℃，加熱時間為6-10小時，真空度0.4-0.8Pa以下；

融化工序：從1200℃加熱至1550℃，從坩堝頂部開始融化硅料，融化工序時間為5-10小時，保持40-80Pa的真空氬氣氣氛，保持磁場感應強度在5000-5000Gs；

定向凝固結晶階段：當坩堝中的固液界離坩堝內底部的距離為1cm-4cm的時候，即底部鋪設的籽料已經部分融化的時候，從坩堝底部開始降溫結晶，結晶時間為15-60h，真空氬氣氣氛保持在20-60Pa，保持磁場感應強度在500-5000Gs；

冷卻工序：當溫度降低至1200℃時，關閉石墨加熱器，關閉磁場，保持氬氣氣氛為40-120Pa，冷卻時間為10-30小時；

出爐：當溫度冷卻至300-400℃，關閉氬氣氣氛，取出坩堝。