[發(fā)明專利]多晶硅引晶裝置及其引晶方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410350017.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104152987A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周社柱;王鋒;侯煒強(qiáng);張瑾;熊鷹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山西中電科新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C30B28/06
• 分類號(hào): C30B28/06;C30B29/06
• 代理公司: 太原華弈知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 14108
• 代理人: 李毅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多晶硅生產(chǎn)裝置，特別涉及一種多晶硅鑄錠爐中的引晶裝置及其實(shí)施方法。

背景技術(shù)

多晶硅的生長(zhǎng)主要是通過(guò)硅料在多晶硅鑄錠爐中的定向生長(zhǎng)來(lái)完成的。在這個(gè)過(guò)程中，多晶硅原料在鑄錠爐內(nèi)經(jīng)歷從固態(tài)到熔化，再長(zhǎng)晶到固態(tài)的生長(zhǎng)過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程需要消耗大量的電能。在多晶硅鑄錠過(guò)程中，晶體成核的形式有兩種：一種是由于液體過(guò)冷，自發(fā)生成晶核叫做自發(fā)成核；另一種是借助外來(lái)固態(tài)物質(zhì)的幫助，如籽晶、坩堝、液體中的非熔雜質(zhì)等產(chǎn)生的晶核，稱為非自發(fā)晶核。在非自發(fā)晶核的生產(chǎn)方式中，目前所采用的全熔高效生產(chǎn)方式，是采用高效坩堝來(lái)實(shí)現(xiàn)高效多晶的長(zhǎng)晶過(guò)程的，即在高效坩堝的堝內(nèi)底部噴涂粘合上顆粒狀高純石英砂，將裝好料的高效坩堝放入鑄錠爐中，在坩堝中的塊狀原生多晶熔化后通過(guò)高效坩堝底部的顆粒狀高純石英砂的引晶來(lái)完成生長(zhǎng)成核過(guò)程。這種長(zhǎng)晶方法存在兩方面的問(wèn)題：一是高效坩堝的堝內(nèi)底部的石英砂是采用噴涂的方式噴涂固定在堝底上的，石英砂的顆粒度不均勻，大小各異，在長(zhǎng)晶過(guò)程中，往往自發(fā)成核和非自發(fā)成核同時(shí)進(jìn)行，由于石英砂顆粒度大小的不一致，在過(guò)冷成核時(shí)就會(huì)出現(xiàn)成核時(shí)間不同步，形成的晶界一致性不好，在后續(xù)長(zhǎng)晶過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)較多的位錯(cuò)；二是由于石英砂是粘連在坩堝底部的，在退火、冷卻階段，由于硅錠和坩堝石英材料的熱漲系數(shù)差異較大，容易出現(xiàn)硅錠底部?jī)?nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，導(dǎo)致硅錠底部開(kāi)裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種多晶硅引晶裝置及其引晶方法，解決了現(xiàn)有的多晶硅鑄錠爐中的長(zhǎng)晶裝置存在的晶界一致性不好和硅錠底部容易開(kāi)裂的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問(wèn)題的：

一種多晶硅引晶裝置，包括坩堝、塊狀原生多晶和碎硅片，在坩堝的內(nèi)表面上均勻地設(shè)置有氮化硅噴涂層，在坩堝的堝內(nèi)堝底面上設(shè)置的氮化硅噴涂層上活動(dòng)均布有氮化硅球狀顆粒，在氮化硅球狀顆粒上設(shè)置有碎硅片層，在碎硅片層上設(shè)置有塊狀原生多晶。

?氮化硅球狀顆粒的直徑為0.5-1.5毫米。

氮化硅球狀顆粒的直徑為0.6毫米或0.8毫米或1.0毫米或1.2毫米或1.5毫米。

碎硅片層的厚度為10毫米。

?一種多晶硅引晶方法，包括以下步驟：

第一步、在坩堝的堝內(nèi)側(cè)面和堝內(nèi)堝底面上均勻地噴涂氮化硅噴涂層；

第二步、當(dāng)坩堝內(nèi)的氮化硅噴涂層干燥后，將一些碎硅片作為鋪底材料均勻地鋪設(shè)到坩堝的堝內(nèi)底面上；

第三步、將氮化硅球狀顆粒均布到堝內(nèi)底面上的作為鋪底材料的碎硅片中，并使氮化硅球狀顆粒與坩堝的堝內(nèi)堝底面上噴涂的氮化硅噴涂層接觸；

第四步、在作為鋪底材料的碎硅片上，緩慢地分批少量地由上豎直往下地撒入更多的碎硅片，直到碎硅片層的厚度達(dá)到10毫米后為止；

第五步、在第四步完成的碎硅片層上裝入塊狀原生多晶；

第六步、將裝好料的坩堝放入鑄錠爐中，進(jìn)行加熱、引晶、長(zhǎng)晶的生產(chǎn)工藝過(guò)程。

本發(fā)明在保持現(xiàn)有的多晶硅鑄錠生產(chǎn)工藝不變的基礎(chǔ)上，通過(guò)在石英坩堝底部引入分離的粒度均勻的氮化硅球狀顆粒的雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)多晶硅的理想的非自發(fā)成核狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了高效多晶硅鑄錠的生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：

一種多晶硅引晶裝置，包括坩堝5、塊狀原生多晶3和碎硅片2，在坩堝5的內(nèi)表面上均勻地設(shè)置有氮化硅噴涂層4，在坩堝5的堝內(nèi)堝底面上設(shè)置的氮化硅噴涂層4上活動(dòng)均布有氮化硅球狀顆粒1，在氮化硅球狀顆粒1上設(shè)置有碎硅片層2，在碎硅片層2上設(shè)置有塊狀原生多晶3。

氮化硅球狀顆粒1的直徑為0.5-1.5毫米。

氮化硅球狀顆粒1的直徑為0.6毫米或0.8毫米或1.0毫米或1.2毫米或1.5毫米。

碎硅片層2的厚度為10毫米。

?一種多晶硅引晶方法，包括以下步驟：

第一步、在坩堝5的堝內(nèi)側(cè)面和堝內(nèi)堝底面上均勻地噴涂氮化硅噴涂層4；

第二步、當(dāng)坩堝5內(nèi)的氮化硅噴涂層4干燥后，將一些碎硅片作為鋪底材料均勻地鋪設(shè)到坩堝5的堝內(nèi)底面上；

第三步、將氮化硅球狀顆粒1均布到堝內(nèi)底面上的作為鋪底材料的碎硅片中，并使氮化硅球狀顆粒1與坩堝5的堝內(nèi)堝底面上噴涂的氮化硅噴涂層4接觸；

第四步、在作為鋪底材料的碎硅片上，緩慢地分批少量地由上豎直往下地撒入更多的碎硅片，直到碎硅片層2的厚度達(dá)到10毫米后為止；

第五步、在第四步完成的碎硅片層2上裝入塊狀原生多晶3；