一種多晶體硅制作工藝的制作方法

文檔序號：11381026閱讀：608來源：國知局

本發(fā)明涉及多晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多晶體硅制作工藝。

背景技術(shù)：

在光伏產(chǎn)業(yè)中，多晶硅是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中極為重要的中間產(chǎn)品，是制作硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料。多晶硅鑄錠真空爐是用于鑄造大型多晶硅錠的設(shè)備，它是將硅料高溫熔融后通過定向凝固冷凝結(jié)晶，使其形成晶向一致的硅錠，從而達到太陽能電池對硅片品質(zhì)的要求。定向凝固鑄造多晶硅的原理是：將石英坩堝裝入多晶硅料后放在導熱性很強的石墨塊上，關(guān)閉爐膛后抽真空，接通加熱器電源待硅料完全熔化后，隔熱籠緩慢外往上加熱，漏出由下爐腔支撐的定向凝固塊的下表面，通過定向凝固塊將硅料結(jié)晶時釋放的熱量輻射到下爐腔的水冷內(nèi)壁上，從而在坩堝內(nèi)的硅料中形成一個豎直溫度梯度。這個溫度梯度使坩堝內(nèi)的硅料從底部開始凝固，從溶體底部向頂部開始生產(chǎn)，當所有的硅料都凝固后，硅錠經(jīng)過退火、冷卻后出爐即完成整個鑄錠過程。

傳統(tǒng)多晶體硅的制作工藝是先逐漸加熱溫度至高溫進行熔料，然后再通過控制溫度層層降低來實現(xiàn)結(jié)晶，但是在結(jié)晶過程中，當爐體內(nèi)溫度達到某一溫度時，硅料結(jié)晶會釋放出熱量，使得爐體內(nèi)的溫度又有回升，從而影響爐體內(nèi)的溫度，使爐體內(nèi)的溫度呈現(xiàn)一定程度的波動變化，并非是逐步降低的變化，得到的硅錠表面普遍不夠平整，且易出現(xiàn)裂紋，裂紋比例達到2.00%左右，嚴重影響多晶硅的品質(zhì)。且傳統(tǒng)的熔料過程中，將硅料加熱至高溫所花的時間短，硅料排雜不充分，排雜效果差，最終影響硅錠的生產(chǎn)質(zhì)量，常規(guī)工藝的雜質(zhì)反切率達到15.00%左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種效率高、多晶體硅品質(zhì)好的多晶體硅制作工藝。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種多晶體硅制作工藝，包括以下步驟：

（1）抽空，將硅料放置在多晶爐體后，在室溫條件下，將多晶爐體抽空至0.06mbar，并保持5～10min，檢測多晶爐是否漏氣；

（2）熔料，包括以下步驟：

s1、當多晶爐內(nèi)部無漏氣情況時，向多晶爐體中通入氬氣，保持多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar，氬氣流速為10～15l/min，持續(xù)150～160min，在此期間內(nèi)多晶爐體內(nèi)頂部和底部的溫度均為室溫；

s2、對多晶爐進行加熱，在720～780min內(nèi)將爐體內(nèi)頂部溫度加熱至1500～1510℃，將爐體內(nèi)底部溫度加熱至1450～1460℃，加熱時間為持續(xù)60～70min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450~460mbar；

s3、加熱多晶爐體內(nèi)頂部溫度至1520～1530℃，爐體內(nèi)底部溫度為1450～1460℃，加熱時間為450～470min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450~460mbar；

s4、加熱多晶爐體內(nèi)頂部溫度至1540～1550℃，爐體內(nèi)底部溫度為1450～1460℃，加熱時間為900～100min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450~460mbar；

s5、降低多晶爐體內(nèi)頂部溫度至1480～1490℃，爐體內(nèi)底部溫度為1450～1460℃，加熱時間為30～35min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450~460mbar；

（3）結(jié)晶，包括以下步驟：

s1、在開始的230～240min時間內(nèi)，調(diào)節(jié)多晶爐頂部加熱器的功率調(diào)整至48kw，當多晶爐底部加熱器的功率調(diào)整是49kw，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s2、維持多晶爐頂部加熱器的功率為48kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為47kw，加熱時間為225～230min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s3、維持多晶爐頂部加熱器的功率為48kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為43kw，加熱時間為225～230min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s4、維持多晶爐頂部加熱器的功率為48kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為39kw，加熱時間為360～370min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s5、維持多晶爐頂部加熱器的功率為48kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為34kw，加熱時間為300～310min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s6、調(diào)整多晶爐頂部加熱器的功率為51kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為28kw，加熱時間為300～310min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s7、調(diào)整多晶爐頂部加熱器的功率為56kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為16kw，加熱時間為300～310min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s8、調(diào)整多晶爐頂部加熱器的功率為65kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為2kw，加熱時間為660～670min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s9、調(diào)整多晶爐頂部加熱器的功率為57kw，調(diào)整多晶爐底部加熱器的功率為2kw，加熱時間為70～80min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s10、在2～5min內(nèi)加熱多晶爐內(nèi)頂部溫度至1370～1380℃，底部溫度加熱至1000～1050℃，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

s11、降低多晶爐內(nèi)頂部溫度至1150～1160℃，底部溫度升為1150～1160℃，加熱時間為100～110min，期間多晶爐內(nèi)氣壓為450～460mbar；

（4）冷卻后，爐體內(nèi)溫度為280～320℃，打開爐體，將結(jié)晶后的硅體取出。

所述的熔料步驟s1和s2，熔料步驟s3前300～310min中氬氣流速為10～15l/min而后150～160min內(nèi)氬氣流速更變?yōu)?0～35l/min，熔料步驟s4和s5中氬氣流速為30～35l/min。

所述的結(jié)晶步驟s1～s7中氬氣流速為30～35l/min，結(jié)晶步驟s8中氬氣流速更變?yōu)?0～15l/min，結(jié)晶步驟s9中前60～65min內(nèi)氬氣流速為10～15l/min而后15～20min時間內(nèi)氬氣流速為5～7l/min，結(jié)晶步驟s10～s11中氬氣流速為5～7l/min。

所述的抽空步驟中，多晶爐抽空至0.06mbar所用的時間為30～60min。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：熔化過程中熔化時間長，排雜效果好；結(jié)晶過程中，通過控制功率的梯度變化來實現(xiàn)結(jié)晶，使得到的硅錠表面平整且裂紋少，硅錠的品質(zhì)得到顯著增強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)晶的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。

一種多晶體硅制作工藝，包括以下步驟：