[实用新型]多晶硅晶棒的制造装置

说明书

技术领域

本实用新型有关一种硅晶体制造装置，旨在提供一种可以较低的成本以及较少的条件限制，制造可供制作太阳能晶片原料的多晶硅晶棒的相关装置。

背景技术

太阳能光电池属半导体的一种，故又称为太阳能晶片，硅(silicon)为目前通用的太阳能电池的原料代表，其发电原理为利用太阳光能转换成电能。太阳能光电基板(Solar PV Cell)的晶片材质有很多种，大致上可分为单晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline/Multicrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)，以及其它非硅材料，其中以单晶硅及多晶硅两类最为常见。

其中，单晶硅的组成原子均按照一定的规则，因此产品转换效率较高，单晶硅的制作方法是把纯度为99.999999999％的硅金属熔融于石英坩埚中，然后把方向为<100>的单晶硅硅晶种(seed)插入硅融浆的液面，以每分钟转2～20圈的速率旋转，同时以每分钟0.3～10毫米(mm)的速度缓慢的往上拉引，经过颈部成长(旨在消除晶种内排差)、晶冠成长(旨在使直径增加至所需的晶棒大小)、晶体成长以及尾部成长(旨在避免造成排差与滑移面现象)的拉晶程序之后，即可形成一直径4～8单晶硅碇(ingot)，此制作方法称为柴氏长晶法(CzochralskiMethod)。

虽然，早期市场的产品仍以单晶硅为主，但由于单晶硅的生产成本较高，加上近年来多晶硅的技术进展很快，使得多晶硅的转换效率大幅的提高，在低成本的优势下，多晶硅已有取代单晶硅产品的趋势。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所解决的技术问题即在提供一种可以较低的成本以及较少的条件限制，制造可供制作太阳能晶片原料的多晶硅晶棒的相关装置，主要将多晶形式的硅晶种浸入硅融汤当中，以析出多晶硅的结晶，并且结晶逐渐被析出的过程中，以既定的速度将硅晶种上拉，使硅晶种的下端结晶依序以颈部成长、晶冠成长、晶体成长以及尾部成长的拉晶程序，而长成可供制作太阳能晶片原料的多晶硅晶棒。

本实用新型的技术方案为：一种多晶硅晶棒的制造装置，其至少包含有：石英坩锅，该石英坩锅中容置有硅融浆；加热器，该加热器设于该石英坩锅的外围；旋转提拉件，该旋转提拉件设于该石英坩锅上方；多晶形式的硅晶种，该多晶形式的硅晶种浸入石英坩锅的硅融浆当中，以析出多晶硅的结晶，并且结晶逐渐被析的过程中，该旋转提拉件以既定的速度将硅晶种上拉，使硅晶种的下端结晶依序以晶冠以及晶体构成的多晶硅晶棒。

该多晶形式的硅晶种为单一多晶硅。

该多晶形式的硅晶种由多个单晶硅所构成。

该硅融汤将置放于石英坩锅内的块状多晶硅加热至摄氏1410～1420度融化而成。

该晶冠之前先形成颈部。

该晶体部之后形成尾部。

该晶冠之前先形成颈部，而该晶体之后形成尾部。

该制造装置进一步设有绝热层，该绝热层系设于该坩锅外围。

该制造装置进一步设有断热保温层，该断热保温层设于该加热器以及坩锅的外围。

即使本实用新型的工作温度范围与制程有部分与习知的柴氏单晶硅制程有部分重叠，但两者的本质差异却极大，原因在于柴氏单晶硅制程所使用的硅晶种必须为特定方向的单晶硅硅晶种，例如<100>或<111>，而且在晶体颈部成长的拉晶过程中必须谨慎控制颈部直径以及长度控制在到一定尺寸，方能够消除晶体内的排差；反观，本实用新型旨在制造多晶硅晶棒，因此并不需顾虑传统柴氏法单晶制程中必须控制及克服排差的问题，故亦可忽略前述颈部成长以及尾部成长的步骤，以大大提升生产速度，而且整个拉晶流程当中的相关条件限制较低，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产能。

附图说明

图1为本实用新型中硅融浆的示意图；

图2为本实用新型中颈部成长结构示意图；

图3为本实用新型中晶冠成长结构示意图；

图4为本实用新型中晶体成长结构示意图；

图5为本实用新型中尾部成长结构示意图；

图6为本实用新型中晶体成长结构示意图。

【图号说明】

10多晶硅晶棒          11硅融汤

12硅晶种              121颈部

122晶冠               123尾部

21石英坩锅            211绝热层