[发明专利]多晶硅引晶装置及其引晶方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多晶硅生产装置，特别涉及一种多晶硅铸锭炉中的引晶装置及其实施方法。

背景技术

多晶硅的生长主要是通过硅料在多晶硅铸锭炉中的定向生长来完成的。在这个过程中，多晶硅原料在铸锭炉内经历从固态到熔化，再长晶到固态的生长过程，整个生产过程需要消耗大量的电能。在多晶硅铸锭过程中，晶体成核的形式有两种：一种是由于液体过冷，自发生成晶核叫做自发成核；另一种是借助外来固态物质的帮助，如籽晶、坩埚、液体中的非熔杂质等产生的晶核，称为非自发晶核。在非自发晶核的生产方式中，目前所采用的全熔高效生产方式，是采用高效坩埚来实现高效多晶的长晶过程的，即在高效坩埚的埚内底部喷涂粘合上颗粒状高纯石英砂，将装好料的高效坩埚放入铸锭炉中，在坩埚中的块状原生多晶熔化后通过高效坩埚底部的颗粒状高纯石英砂的引晶来完成生长成核过程。这种长晶方法存在两方面的问题：一是高效坩埚的埚内底部的石英砂是采用喷涂的方式喷涂固定在埚底上的，石英砂的颗粒度不均匀，大小各异，在长晶过程中，往往自发成核和非自发成核同时进行，由于石英砂颗粒度大小的不一致，在过冷成核时就会出现成核时间不同步，形成的晶界一致性不好，在后续长晶过程中就会出现较多的位错；二是由于石英砂是粘连在坩埚底部的，在退火、冷却阶段，由于硅锭和坩埚石英材料的热涨系数差异较大，容易出现硅锭底部内应力的产生，导致硅锭底部开裂。

发明内容

本发明提供了一种多晶硅引晶装置及其引晶方法，解决了现有的多晶硅铸锭炉中的长晶装置存在的晶界一致性不好和硅锭底部容易开裂的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种多晶硅引晶装置，包括坩埚、块状原生多晶和碎硅片，在坩埚的内表面上均匀地设置有氮化硅喷涂层，在坩埚的埚内埚底面上设置的氮化硅喷涂层上活动均布有氮化硅球状颗粒，在氮化硅球状颗粒上设置有碎硅片层，在碎硅片层上设置有块状原生多晶。

 氮化硅球状颗粒的直径为0.5-1.5毫米。

氮化硅球状颗粒的直径为0.6毫米或0.8毫米或1.0毫米或1.2毫米或1.5毫米。

碎硅片层的厚度为10毫米。

 一种多晶硅引晶方法，包括以下步骤：

第一步、在坩埚的埚内侧面和埚内埚底面上均匀地喷涂氮化硅喷涂层；

第二步、当坩埚内的氮化硅喷涂层干燥后，将一些碎硅片作为铺底材料均匀地铺设到坩埚的埚内底面上；

第三步、将氮化硅球状颗粒均布到埚内底面上的作为铺底材料的碎硅片中，并使氮化硅球状颗粒与坩埚的埚内埚底面上喷涂的氮化硅喷涂层接触；

第四步、在作为铺底材料的碎硅片上，缓慢地分批少量地由上竖直往下地撒入更多的碎硅片，直到碎硅片层的厚度达到10毫米后为止；

第五步、在第四步完成的碎硅片层上装入块状原生多晶；

第六步、将装好料的坩埚放入铸锭炉中，进行加热、引晶、长晶的生产工艺过程。

本发明在保持现有的多晶硅铸锭生产工艺不变的基础上，通过在石英坩埚底部引入分离的粒度均匀的氮化硅球状颗粒的杂质，实现多晶硅的理想的非自发成核状态，实现了高效多晶硅铸锭的生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种多晶硅引晶装置，包括坩埚5、块状原生多晶3和碎硅片2，在坩埚5的内表面上均匀地设置有氮化硅喷涂层4，在坩埚5的埚内埚底面上设置的氮化硅喷涂层4上活动均布有氮化硅球状颗粒1，在氮化硅球状颗粒1上设置有碎硅片层2，在碎硅片层2上设置有块状原生多晶3。

氮化硅球状颗粒1的直径为0.5-1.5毫米。

氮化硅球状颗粒1的直径为0.6毫米或0.8毫米或1.0毫米或1.2毫米或1.5毫米。

碎硅片层2的厚度为10毫米。

 一种多晶硅引晶方法，包括以下步骤：

第一步、在坩埚5的埚内侧面和埚内埚底面上均匀地喷涂氮化硅喷涂层4；

第二步、当坩埚5内的氮化硅喷涂层4干燥后，将一些碎硅片作为铺底材料均匀地铺设到坩埚5的埚内底面上；

第三步、将氮化硅球状颗粒1均布到埚内底面上的作为铺底材料的碎硅片中，并使氮化硅球状颗粒1与坩埚5的埚内埚底面上喷涂的氮化硅喷涂层4接触；

第四步、在作为铺底材料的碎硅片上，缓慢地分批少量地由上竖直往下地撒入更多的碎硅片，直到碎硅片层2的厚度达到10毫米后为止；

第五步、在第四步完成的碎硅片层2上装入块状原生多晶3；