[发明专利]一种凹陷式类单晶籽晶铸锭熔化结晶工艺

摘要

本发明公开了一种凹陷式块状类单晶籽晶铸锭熔化结晶工艺，包括如下步骤：(1)单晶硅籽晶的制备及装料阶段；(2)单晶硅籽晶铸锭熔化阶段；(3)类单晶长晶阶段。本发明的特点在于当硅料熔液从顶部向底部流动经过阻挡层时，会沿着晶砖的凹陷角度向坩埚中心流动。这样就可以避免因为铸锭炉的加热器位于坩埚顶部和四壁，坩埚壁处的温度较高，导致坩埚壁处的硅溶液沿着坩埚壁向下流动，接触籽晶层造成边侧籽晶层熔穿的现象。同时，缓冲层向中心流动的硅熔液可以提高坩埚中心的温度，避免了在中心处的籽晶层未熔化的现象，采用了降温速率控制工艺，实现了铸锭工艺的优化。

主权项

1.一种凹陷式类单晶籽晶铸锭熔化结晶工艺，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)单晶硅籽晶的装料阶段：/n步骤a、在石英坩埚(6)内表面喷涂氮化硅粉末冷却，作为保护层(5)；/n步骤b、在石英坩埚(6)底部铺设一层菜籽料；/n步骤c、在菜籽料上铺设籽晶板或者籽晶块，作为定向凝铸半熔工艺的籽晶层(1)；/n步骤d、使用小颗粒原生多晶硅料将上述步骤中铺设的籽晶板或者籽晶块之间的缝隙填满；/n步骤e、在籽晶层(1)上铺设50mm-100mm菜籽料，作为缓冲层(2)；/n步骤f、在缓冲层(2)上铺设36块由头尾料构成的晶砖，作为阻挡层(3),所述阻挡层(3)的晶砖从坩埚壁向坩埚中心渐次降低，形成一个凹陷的结构；/n步骤g、在阻挡层(3)上逐层码放如下硅料(4)：交替铺设头尾多晶废料、多晶碎片、原生硅料、多晶颗粒料，直至达到所需的硅料要求；/n(2)单晶硅籽晶铸锭熔化阶段：/n装料完成后，首先将炉腔抽真空到腔体压力降至0.008mbar以下，然后开始加热熔化硅料，熔料过程采取功率控制的方式，快速将炉内的温度升至1150℃-1250℃，去除附着在硅料内的水分及油脂后，继续将硅料熔化温度提升至1500℃-1600℃，进行硅料熔化，熔料过程的时间为1200-1300分钟，使用石英棒测量熔化高度，直至籽晶呈现半熔状态；熔化结束后，缓慢向上提升隔热笼，进入长晶阶段；/n(3)类单晶长晶阶段：/n设定所用铸锭炉的硅锭底部最终长晶温度为930℃-1050℃，降温速率α为0.134-0.174，即可开始进入长晶阶段，随着温度的下降，晶体硅自下而上地生长成柱状晶，直至柱状晶体完成生长；/n所述步骤c中籽晶块的制备过程如下：从单晶硅锭中去除边皮形成单晶硅棒，将硅棒切割成籽晶块，所得籽晶块的尺寸为：156 mm *156 mm *15mm；/n所述步骤c中籽晶板的制备过程如下：采用直拉法制备的8英寸晶棒，沿着直拉方向进行板状切割，所得籽晶板的尺寸为156 mm *980mm；/n所述步骤e中的缓冲层(2)的填充高度为100-150mm；/n所述步骤f中多晶硅晶砖的长、宽、高分别为156mm、156mm、30-40mm。/n