[發(fā)明專(zhuān)利]一種多晶硅逆向凝固裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310530845.7
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103553052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚毅;任世強(qiáng);石爽;姜大川;李鵬廷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/037
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

1.一種多晶硅逆向凝固裝置，包括爐體（400）、真空系統(tǒng)、充氣系統(tǒng)、定向凝固熔煉系統(tǒng)、頂部升降機(jī)構(gòu)、底部升降機(jī)構(gòu)，

所述頂部升降機(jī)構(gòu)包括頂部升降旋轉(zhuǎn)裝置（101），頂部升降旋轉(zhuǎn)裝置（101）的下端固定頂部連接桿（102），頂部連接桿（102）的另一端固定籽晶盤(pán)（103）；

所述頂部升降旋轉(zhuǎn)裝置（101）位于爐體（400）的外部，所述頂部連接桿（102）穿過(guò)爐體（400）的上表面；所述籽晶盤(pán)（103）位于定向凝固熔煉系統(tǒng)中硅液承裝裝置（202）的上方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述定向凝固熔煉系統(tǒng)包括托盤(pán)（201）和設(shè)于托盤(pán)（201）上的硅液承裝裝置（202），在硅液承裝裝置（202）的外側(cè)面設(shè)置加熱體（203），加熱體（203）外側(cè)設(shè)有保溫套（204）；保溫套（204）的外側(cè)設(shè)有加熱感應(yīng)線(xiàn)圈（205）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述底部升降機(jī)構(gòu)包括底部升降旋轉(zhuǎn)裝置（301），底部升降旋轉(zhuǎn)裝置（301）的上端固定底部連接桿（302），底部連接桿（302）的另一端固定托盤(pán)（201）；

所述底部升降旋轉(zhuǎn)裝置（301）位于爐體（400）的外部，所述底部連接桿（302）穿過(guò)爐體（400）的下表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于：所述托盤(pán)（201）所用材料為石墨或水冷銅，且在托盤(pán)（201）上表面設(shè)有保溫層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述硅液承裝裝置（202）為石英坩堝外套石墨坩堝所構(gòu)成的雙層坩堝。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述籽晶盤(pán)（103）設(shè)有水冷裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于：所述籽晶盤(pán)（103）下端面設(shè)有用于固定籽晶的夾持裝置，或籽晶盤(pán)（103）下端面固定圓柱形水冷銅或水冷鉬突起部。

8.一種多晶硅逆向凝固方法，其特征在于：包括下述步驟：

①備料階段：將工業(yè)硅放置在硅液承裝裝置（202）中；設(shè)置籽晶盤(pán)（103）；

②熔煉階段：打開(kāi)真空系統(tǒng)，使?fàn)t體（400）的真空度達(dá)到0.1～10Pa，真空達(dá)到要求后利用加熱感應(yīng)線(xiàn)圈（205）對(duì)加熱體（203）進(jìn)行加熱，升溫至500～900℃時(shí)充入氬氣量至爐體（400）內(nèi)的壓力為40000～60000Pa，最后升溫至1650～1500℃保溫，確保硅液承裝裝置（202）內(nèi)的硅料完全融化；

③定向凝固階段：將籽晶盤(pán)（103）下降，下降速率為0.05～100mm/min，確保籽晶和硅料（500）液面接觸后開(kāi)始定向凝固提純；控制籽晶盤(pán)（103）的上升速度為0.05～100mm/min，同時(shí)控制托盤(pán)（201）的下降速度為0.05～100mm/min，在該下降過(guò)程中調(diào)整硅液（500）的溫度為1420℃～1480℃，確保晶體沿著籽晶繼續(xù)向下生長(zhǎng)；當(dāng)硅液（500）剩余至初始的5%～25%時(shí)，控制籽晶盤(pán)（103）上升，使所得硅芯（600）離開(kāi)硅液（500）液面，等硅芯（600）冷卻至室溫后，取出硅芯（600）；

所述步驟①中所述籽晶盤(pán)按下述方法設(shè)置：使用端面設(shè)有加持裝置的籽晶盤(pán)（103），在籽晶盤(pán)（103）中裝上籽晶，籽晶成圓環(huán)分布；或使用下端面固定圓柱形水冷銅或水冷鉬突起部的籽晶盤(pán)（103）。