[發明專利]一種多晶硅逆向凝固裝置及方法

有效

• 申請號: 201310530845.7
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103553052A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 譚毅;任世強;石爽;姜大川;李鵬廷
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01B33/037
• 分類號: C01B33/037
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 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、充氣系統、定向凝固熔煉系統、頂部升降機構、底部升降機構，

所述頂部升降機構包括頂部升降旋轉裝置（101），頂部升降旋轉裝置（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（103）；

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

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述定向凝固熔煉系統包括托盤（201）和設于托盤（201）上的硅液承裝裝置（202），在硅液承裝裝置（202）的外側面設置加熱體（203），加熱體（203）外側設有保溫套（204）；保溫套（204）的外側設有加熱感應線圈（205）。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述底部升降機構包括底部升降旋轉裝置（301），底部升降旋轉裝置（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（201）；

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

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

5.根據權利要求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成的雙層坩堝。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述籽晶盤（103）設有水冷裝置。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于：所述籽晶盤（103）下端面設有用于固定籽晶的夾持裝置，或籽晶盤（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：將工業硅放置在硅液承裝裝置（202）中；設置籽晶盤（103）；

②熔煉階段：打開真空系統，使爐體（400）的真空度達到0.1～10Pa，真空達到要求后利用加熱感應線圈（205）對加熱體（203）進行加熱，升溫至500～900℃時充入氬氣量至爐體（400）內的壓力為40000～60000Pa，最后升溫至1650～1500℃保溫，確保硅液承裝裝置（202）內的硅料完全融化；

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

所述步驟①中所述籽晶盤按下述方法設置：使用端面設有加持裝置的籽晶盤（103），在籽晶盤（103）中裝上籽晶，籽晶成圓環分布；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（103）。