[发明专利]一种直流电场下定向凝固提纯多晶硅的方法

摘要

本发明公开了一种在直流电场作用下定向凝固提纯多晶硅的方法，该方法是在多晶硅定向凝固晶体生长过程中，对熔融硅液施加一个与晶体生长方向平行的直流电场，使杂质在电场作用下迅速向电极方向迁移，即阳离子杂质向阴极方向迁移，阴离子杂质向阳极方向迁移，有效降低晶体生长先端液相中的杂质浓度，使后续生长的晶体杂质含量更低，获得比传统定向凝固纯度更高的多晶硅锭。

主权项

一种在直流电场作用下定向凝固提纯多晶硅的方法，其特征在于具体步骤如下：1)在坩埚内底部设置下电极，将硅料平铺于坩埚内下电极之上，然后在硅料上方设置上电极，用导线将上下两电极与直流电源相连；电极布置时注意使电场方向与晶体的生长方向平行，上下电极的极性设置根据杂质相对于硅液的离子特性决定；2)将装好料的坩埚置于炉腔加热器中，炉内抽真空；调节温度控制系统，使硅料加热熔化成硅液，调整上电极的位置，使上电极与硅液的液面保持良好的欧姆接触；3)保持硅液的熔融状态，开始施加直流电场，电极间的电压为0.1～10V或电流密度为0.1～10A/cm2，使阳离子杂质和阴离子杂质分别向阴极和阳极方向迁移，并保持静止1小时以上，让杂质在电极区域充分富集；4)调节温度控制系统，迅速降低坩埚底部的温度，让下电极区域的硅液快速凝固，使富集在该区域的杂质在晶体中高度固溶，快速凝固的晶体高度为5～30mm；5)调节温度控制系统，以5～50mm/h的速度进行晶体生长，同时维持直流电场，直到硅液完全凝固；后续的热处理、冷却处理方式与传统定向凝固铸锭工艺一样；6)将硅锭底部的快速凝固部分和顶部的杂质浓缩部分切除，并且切除与坩埚接触的边缘部分，即可获得比传统定向凝固纯度更高的多晶硅锭。