一種高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及形核源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)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(yīng)用基礎(chǔ)，主要是通過在坩堝底部鋪設(shè)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(dǎo)的形核源的基礎(chǔ)上形核，而且在形核顆粒間隙的氮化硅涂層也會(huì)形核，而在氮化硅上形核的硅晶體位錯(cuò)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(zhǎng)方法，能夠有效提聞多晶鑄錠質(zhì)量。
[0005]為實(shí)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(zhǎng)方法，包括步驟S1鋪設(shè)形核材料、S2填料和S3熔化長(zhǎng)晶，步驟S1鋪設(shè)形核材料包括:
[0007]S11、在光底坩堝底部鋪設(shè)形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進(jìn)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(jìn)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(hù)層，然后進(jìn)入步驟S14 ；
[0010]S14、在保護(hù)層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進(jìn)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(gè)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(zhǎng)晶包括熔化、長(zhǎng)晶前期、長(zhǎng)晶中期和長(zhǎng)晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長(zhǎng)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(shí)間為0.5-2小時(shí)。
[0014]優(yōu)選的，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(shì)變化。
[0016]優(yōu)選的，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)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(dǎo)的形核，保證了初期整體的高質(zhì)量形核。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明公開了一種聞效多晶鑄徒晶體生長(zhǎng)方法，能夠有效提聞多晶鑄徒質(zhì)量。
[0019]下面將結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)方法，其核心改進(jìn)點(diǎn)在于在于，包括步驟S1鋪設(shè)形核材料、S2填料和S3熔化長(zhǎng)晶等后續(xù)步驟，其特征在于，步驟S1鋪設(shè)形核材料包括:
[0021]S11、在光底坩堝底部鋪設(shè)形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進(jìn)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(jìn)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(hù)層，然后進(jìn)入步驟
514；
[0024]S14、在保護(hù)層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進(jìn)入步驟S2。
[0025]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)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(shí)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(dǎo)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(gè)階段硅顆粒共200-1000g(具體用量根據(jù)實(shí)際情況決定)，均勻撒在坩堝底部。
[0027]在本方案提供的具體實(shí)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(zhǎng)晶工藝沒有控制形核初期及長(zhǎng)晶階段晶體生長(zhǎng)的溫度梯度，晶體在形核長(zhǎng)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(zhǎng)不連續(xù)，形核長(zhǎng)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(gè)最重要的節(jié)點(diǎn)為形核過程以及排雜(晶體生長(zhǎng))過程，通過兩個(gè)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(jìn)一步通過形核初期以及長(zhǎng)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(zhǎng)，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量多晶鑄錠。
[0031]具體的，步驟S3熔化長(zhǎng)晶包括熔化、長(zhǎng)晶前期、長(zhǎng)晶中期和長(zhǎng)晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長(zhǎng)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(shí)間為0.5-2小時(shí)。
[0032]進(jìn)一步的，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(shì)變化。
[0034]在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)晶初期:(1)熔體保溫時(shí)間，以保持等溫面的平整性；(2)控制熔化結(jié)束后至長(zhǎng)晶初期階段隔熱籠開度，同時(shí)長(zhǎng)晶第一步快速打開隔熱籠，增大長(zhǎng)晶初期的形核長(zhǎng)晶驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)晶工藝隔熱籠開度及溫度控制形核及長(zhǎng)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(zhǎng)直至長(zhǎng)晶結(jié)束。
[0037]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)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(hù)層，并且再在保護(hù)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(zhǎng)晶初期形核過程的相結(jié)合，通過控制長(zhǎng)晶初期過冷度，加大形核源刺破氮化硅保護(hù)層的數(shù)量，同時(shí)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(zhǎng)晶中后期隔熱籠開度以及溫度設(shè)定，使得碳氧等雜質(zhì)主要集中在紅區(qū)，最終達(dá)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(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0039]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)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(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)方法，包括步驟S1鋪設(shè)形核材料、S2填料和S3熔化長(zhǎng)晶，其特征在于，步驟S1鋪設(shè)形核材料包括: 511、在光底坩堝底部鋪設(shè)形核源材料構(gòu)成形核源層，然后進(jìn)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(jìn)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(hù)層，然后進(jìn)入步驟S14； 514、在保護(hù)層上噴涂硅粉形成隔離層，然后進(jìn)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(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟S14中，形核源材料采用20-100目各個(gè)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(zhǎng)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(xiàng)所述的高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)方法，其特征在于，步驟S3熔化長(zhǎng)晶包括熔化、長(zhǎng)晶前期、長(zhǎng)晶中期和長(zhǎng)晶后期；其中，在熔化結(jié)束至長(zhǎng)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(shí)間為0.5-2小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效多晶鑄錠晶體生長(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(shì)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(zhǎng)方法，其特征在于，在步驟S3熔化長(zhǎng)晶中，長(zhǎng)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(zhǎng)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(hù)層，并且再在保護(hù)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(zhǎng)晶初期形核過程的相結(jié)合，通過控制長(zhǎng)晶初期過冷度，加大形核源刺破氮化硅保護(hù)層的數(shù)量，同時(shí)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(zhǎng)晶中后期隔熱籠開度以及溫度設(shè)定，使得碳氧等雜質(zhì)主要集中在紅區(qū)，最終達(dá)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(hào)】CN105442041
【申請(qǐng)?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(qǐng)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(qǐng)日】2014年9月29日