一種高效多晶鑄錠晶體生長方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及形核源技術(shù)領域，特別涉及一種高效多晶鑄錠晶體生長方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形核源技術(shù)是高效多晶鑄錠技術(shù)的應用基礎，主要是通過在坩堝底部鋪設一些形核材料，硅液熔化后在形核材料上形核。
[0003]目前全熔技術(shù)坩堝底部鋪有顆粒形核源，但是在形核初期硅晶體不僅在誘導的形核源的基礎上形核，而且在形核顆粒間隙的氮化硅涂層也會形核，而在氮化硅上形核的硅晶體位錯等缺陷較多，影響了整體的鑄錠質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種聞效多晶鑄徒晶體生長方法，能夠有效提聞多晶鑄錠質(zhì)量。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種高效多晶鑄錠晶體生長方法，包括步驟S1鋪設形核材料、S2填料和S3熔化長晶，步驟S1鋪設形核材料包括:
[0007]S11、在光底坩堝底部鋪設形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進入步驟S12 ；
[0008]S12、在形核源層上噴灑漿料，將形核源層固定在坩堝底部，然后進入步驟S13 ；
[0009]S13、在噴灑過漿料的形核源層上噴涂氮化硅脫膜劑形成保護層，然后進入步驟S14 ；
[0010]S14、在保護層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進入步驟S2。
[0011]優(yōu)選的，在步驟S11中，形核源材料采用20-100目各個階段硅顆粒共200_1000g。
[0012]優(yōu)選的，在步驟S14中，硅粉的粒徑為100-4000目。
[0013]優(yōu)選的，步驟S3熔化長晶包括熔化、長晶前期、長晶中期和長晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長晶前期之間的熔化步驟中，控制隔熱籠的開度在2-6cm之間，熔體溫度控制在1410-1425°C之間，保溫時間為0.5-2小時。
[0014]優(yōu)選的，在步驟S3熔化長晶中，長晶前期溫度控制在1410_1425°C之間，隔熱籠開度為 7_12cm。
[0015]優(yōu)選的，在步驟S3熔化長晶中，長晶中期保持溫度在1412_1420°C，隔熱籠的開度速率保持在0.4-1.5cm/h,并且開度速率呈先變大后變小的趨勢變化。
[0016]優(yōu)選的，在步驟S3熔化長晶中，長晶后期溫度控制在1404_1414°C，隔熱籠開度速率維持在 0.15cm-0.35cm/h。
[0017]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的高效多晶鑄錠晶體生長方法，在坩堝底部采用形核層掩膜技術(shù)，即通過在顆粒形核源及氮化硅涂層表面再覆蓋一層硅粉掩膜(即隔離層)，使得初始形核時在底部形核只在底部形核源顆粒上形核，而通過硅粉阻止在氮化硅上高缺陷形核，控制非形核源誘導的形核，保證了初期整體的高質(zhì)量形核。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明公開了一種聞效多晶鑄徒晶體生長方法，能夠有效提聞多晶鑄徒質(zhì)量。
[0019]下面將結(jié)合實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]本發(fā)明實施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其核心改進點在于在于，包括步驟S1鋪設形核材料、S2填料和S3熔化長晶等后續(xù)步驟，其特征在于，步驟S1鋪設形核材料包括:
[0021]S11、在光底坩堝底部鋪設形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進入步驟S12 ；
[0022]S12、在形核源層上噴灑漿料，最終將形核源層固定在坩堝底部，然后進入步驟
513；
[0023]S13、在噴灑過漿料的形核源層上方噴涂氮化硅脫膜劑形成保護層，然后進入步驟
514；
[0024]S14、在保護層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進入步驟S2。
[0025]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長方法，在坩堝底部采用形核層掩膜技術(shù)，即通過在顆粒形核源及氮化硅涂層表面再覆蓋一層硅粉掩膜(即隔離層)，使得初始形核時在底部形核只在底部形核源顆粒上形核，而通過硅粉阻止在氮化硅上高缺陷形核，控制非形核源誘導的形核，保證了初期整體的高質(zhì)量形核。
[0026]作為優(yōu)選在，步驟S11中，形核源材料采用20-100目各個階段硅顆粒共200-1000g(具體用量根據(jù)實際情況決定)，均勻撒在坩堝底部。
[0027]在本方案提供的具體實施例中，在步驟S14中，在噴涂氮化硅脫膜劑后再在坩堝底部氮化硅涂層上噴涂一層硅粉，這些硅粉的粒徑為100-4000目。
[0028]現(xiàn)有多晶鑄錠長晶工藝沒有控制形核初期及長晶階段晶體生長的溫度梯度，晶體在形核長晶過程中溫度梯度不穩(wěn)定無法控制高質(zhì)量形核的生成以及晶體生長不連續(xù)，形核長晶質(zhì)量穩(wěn)定性差，無法保證穩(wěn)定的高質(zhì)量鑄錠。
[0029]高效多晶鑄錠技術(shù)兩個最重要的節(jié)點為形核過程以及排雜(晶體生長)過程，通過兩個方面的結(jié)合，能夠很大程度上提高硅片質(zhì)量。
[0030]本方案還進一步通過形核初期以及長晶過程中的溫度梯度及過冷度的控制，保證晶體從下到上持續(xù)高質(zhì)量晶體的生長，最終實現(xiàn)高質(zhì)量多晶鑄錠。
[0031]具體的，步驟S3熔化長晶包括熔化、長晶前期、長晶中期和長晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長晶前期之間的熔化步驟中，控制好隔熱籠的開度在2-6cm之間，熔體溫度控制在1410-1425°C之間，保溫時間為0.5-2小時。
[0032]進一步的，在步驟S3熔化長晶中，長晶前期(第一步)溫度控制在1410_1425°C之間，隔熱籠開度為7-12cm。
[0033]在步驟S3熔化長晶中，長晶中期保持溫度在1412-1420°C，隔熱籠的開度速率保持在0.4-1.5cm/h,并且開度速率呈先變大后變小的趨勢變化。
[0034]在步驟S3熔化長晶中，長晶后期溫度控制在1404_1414°C，隔熱籠開度速率維持在 0.15cm_0.35cm/h。
[0035]本方案通過控制長晶初期:(1)熔體保溫時間，以保持等溫面的平整性；(2)控制熔化結(jié)束后至長晶初期階段隔熱籠開度，同時長晶第一步快速打開隔熱籠，增大長晶初期的形核長晶驅(qū)動力，以提高形核質(zhì)量(如硅片底部晶粒大小、均一性)；另一方面，控制長晶中后期，盡可能讓雜質(zhì)集中在硅塊的紅區(qū)，優(yōu)化硅塊的少子分布，提高成晶率。
[0036]長晶工藝隔熱籠開度及溫度控制形核及長晶過程的溫度梯度，并通過溫度梯度控制高質(zhì)量晶體的形核以及保證高質(zhì)量晶體持續(xù)生長直至長晶結(jié)束。
[0037]綜上所述，本發(fā)明實施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長方法，在坩堝底部采用硅系形核源(包括硅及硅的其它硅系材料)；并在形核源上噴涂氮化硅作為保護層，并且再在保護層上噴涂一層硅粉隔離層。本方案主要通過坩堝底部高效處理(形核源的選擇)與長晶初期形核過程的相結(jié)合，通過控制長晶初期過冷度，加大形核源刺破氮化硅保護層的數(shù)量，同時保證刺破質(zhì)量在可控范圍內(nèi)(不粘鍋)，形核源數(shù)量與種類的增加有利于形核源的優(yōu)化選擇；另一方面，通過控制長晶中后期隔熱籠開度以及溫度設定，使得碳氧等雜質(zhì)主要集中在紅區(qū)，最終達到提聞廣品成晶率以及廣品的轉(zhuǎn)換效率。
[0038]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0039]對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高效多晶鑄錠晶體生長方法，包括步驟S1鋪設形核材料、S2填料和S3熔化長晶，其特征在于，步驟S1鋪設形核材料包括: 511、在光底坩堝底部鋪設形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進入步驟S12； 512、在形核源層上噴灑漿料，將形核源層固定在坩堝底部，然后進入步驟S13； 513、在噴灑過漿料的形核源層上噴涂氮化硅脫膜劑形成保護層，然后進入步驟S14； 514、在保護層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進入步驟S2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，在步驟S14中，形核源材料采用20-100目各個階段硅顆粒共200-1000g。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，在步驟S14中，硅粉的粒徑為100-4000目。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，步驟S3熔化長晶包括熔化、長晶前期、長晶中期和長晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長晶前期之間的熔化步驟中，控制隔熱籠的開度在2-6cm之間，熔體溫度控制在1410-1425 °C之間，保溫時間為0.5-2小時。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，在步驟S3熔化長晶中，長晶前期溫度控制在1410-1425°C之間，隔熱籠開度為7-12cm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，在步驟S3熔化長晶中，長晶中期保持溫度在1412-1420°C，隔熱籠的開度速率保持在0.4-1.5cm/h,并且開度速率呈先變大后變小的趨勢變化。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效多晶鑄錠晶體生長方法，其特征在于，在步驟S3熔化長晶中，長晶后期溫度控制在1404-1414°C，隔熱籠開度速率維持在0.15cm-0.35cm/h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效多晶鑄錠晶體生長方法，在坩堝底部采用硅系形核源(包括硅及硅的其它硅系材料)；并在形核源上噴涂氮化硅作為保護層，并且再在保護層上噴涂一層硅粉隔離層。本方案主要通過坩堝底部高效處理(形核源的選擇)與長晶初期形核過程的相結(jié)合，通過控制長晶初期過冷度，加大形核源刺破氮化硅保護層的數(shù)量，同時保證刺破質(zhì)量在可控范圍內(nèi)(不粘鍋)，形核源數(shù)量與種類的增加有利于形核源的優(yōu)化選擇；另一方面，通過控制長晶中后期隔熱籠開度以及溫度設定，使得碳氧等雜質(zhì)主要集中在紅區(qū)，最終達到提高產(chǎn)品成晶率以及產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】C30B29/06, C30B28/06
【公開號】CN105442041
【申請?zhí)枴緾N201410512706
【發(fā)明人】陳偉, 肖貴云, 黃晶晶, 陳志軍, 金浩, 徐志群, 陳康平
【申請人】晶科能源有限公司, 浙江晶科能源有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年9月29日