[发明专利]一种新型多晶硅铸锭装置及其铸锭方法

权利要求书

1.一种新型多晶硅铸锭装置，包括铸锭炉腔体、位于所述铸锭炉腔体内的隔热笼、设置于所述铸锭炉腔体和所述隔热笼之间的石墨加热器、设置于所述隔热笼内侧的坩埚，其特征在于：所述隔热笼外设置有用于控制多晶硅工艺生长步骤从而得到多晶硅铸锭的磁场激励装置。

2.根据权利要求1所述的新型多晶硅铸锭装置，其特征在于：所述磁场激励装置在坩埚内产生径向和横向磁场，所述磁场的感应强度为500-5000Gs。

3.一种权利要求1所述的新型多晶硅铸锭装置的铸锭方法，其特征在于：所述铸锭方法应用于普通多晶硅铸锭，具体步骤为：

1）硅料清洗：利用HF和HNO₃的混合溶液去除硅料表面的氧化层和其他杂质，并烘干；

将硅料装填进坩埚，将坩埚装入铸锭炉，关闭隔热笼；

2）加温预热：从室温缓慢加热至1200℃，加热时间约为6-10小时，真空度约0.4-0.8Pa以下；

3）融化工序：从1200℃加热至1550℃，从坩埚顶部开始融化硅料，融化工序时间为5-10小时，保持40-80Pa的真空氩气气氛；

4）保温阶段：保持温度在1450-1550℃，时间为2-5小时，保持5-60Pa的真空氩气气氛，保持磁场磁感应强度在500-1500Gs；

5）定向凝固结晶阶段：从坩埚底部开始降温结晶，结晶时间为15-60h，真空氩气气氛保持在20-60Pa，保持磁场感应强度在500-2000Gs；

6）冷却工序：当温度降低至1200℃，关闭石墨加热器，关闭磁场，保持氩气气氛为40-120Pa，冷却时间为10-30小时；

7）出炉：当温度冷却至300-400℃时，关闭氩气气氛，取出坩埚。

4.一种权利要求1所述的新型多晶硅铸锭装置的铸锭方法，其特征在于：所述铸锭方法应用于类单晶铸锭，大晶粒铸锭的具体步骤为： 

1）硅料清洗：利用HF和HNO₃的混合溶液去除硅料表面的氧化层和其他杂质，并烘干；

将硅料装填进坩埚，装填硅料的时候，首先在坩埚底部铺上一层2-5cm厚的籽料，然后再装填其它硅料；

籽料可以完全是（100）晶向的单晶硅片，用于类单晶铸锭工艺生长；也可以是多种不同晶向的硅片，还可以是单晶的边皮料，用于大晶粒铸锭工艺生长；

将坩埚装入铸锭炉，关闭隔热笼；

加温预热：从室温缓慢加热至1200℃，加热时间为6-10小时，真空度0.4-0.8Pa以下；

融化工序：从1200℃加热至1550℃，从坩埚顶部开始融化硅料，融化工序时间为5-10小时，保持40-80Pa的真空氩气气氛，保持磁场感应强度在5000-5000Gs；

定向凝固结晶阶段：当坩埚中的固液界离坩埚内底部的距离为1cm-4cm的时候，即底部铺设的籽料已经部分融化的时候，从坩埚底部开始降温结晶，结晶时间为15-60h，真空氩气气氛保持在20-60Pa，保持磁场感应强度在500-5000Gs；

冷却工序：当温度降低至1200℃时，关闭石墨加热器，关闭磁场，保持氩气气氛为40-120Pa，冷却时间为10-30小时；

出炉：当温度冷却至300-400℃，关闭氩气气氛，取出坩埚。