[发明专利]一种多晶硅的铸锭方法

权利要求书

1.一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）选取经过清洗后的硅片和碎硅片，将上述硅片水平铺设在坩埚的底部，保证硅片之间没有间隙，在坩埚底部四周铺设经过清洗后的边皮料，将碎硅片铺设到硅片上，然后在碎硅片上添加掺杂剂和原硅料、回收硅料；

（2）将放置有上述硅料的坩埚放置于铸锭炉内进行抽真空并加热，此步分为两个阶段，第一阶段为功率加热控制，进行分段升温；第二阶段为融化控制，采用温度加热，使铸锭炉上部的硅料融化；等上部的硅料开始溶化后，使用玻璃棒持续对坩埚中的液面进行测量，保证位于坩埚底部的碎硅片部分熔化，然后进入长晶阶段；

（3）在长晶阶段，此时通过控制铸锭炉内的温度并将隔热笼慢慢提升，使得坩埚底部的硅料开始由液态转化为固态，将加热器分段降温，在降温过程中液体硅从底部开始慢慢固化，使硅晶体沿着未熔化的晶体硅碎片的方向进行生长，然后进入退火阶段；

（4）在退火阶段，控制铸锭炉内的温度和退火时间，隔热笼处于关闭状态，通过退火，使得晶体内部结构的应力减少，最后进入冷却阶段；

（5）在冷却阶段，将隔热笼慢慢提升至最大，使得铸锭炉内部的热量充分得到冷却，铸锭炉内部的压力慢慢恢复到标准大气压，最后得到晶体结构均匀的小晶粒硅锭。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于在步骤（1）中碎硅片的长度为1-5mm，碎硅片的厚度为15mm-200mm，掺杂剂为电阻率小于0.1Ω·cm的硅料。

3.根据权利要求1所述的一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于在进行步骤（2）之前首先进行铸锭炉检漏工作，从抽真空开始，时间控制在300秒内如果铸锭炉的压力小于0.008mbar，方可以进行铸锭工作。

4.根据权利要求1所述的一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于步骤（2）具体为将装有上述硅料的坩埚进行抽真空并加热，第一阶段使用功率加热控制，加热功率从10-55kw进行依次递增，以20kw/h的加热速度增加，直到温度增加到1175℃，真空度由0.008mbar慢慢升高到1mbar；第二阶段是融化阶段，采用温度控制，加热温度由1175℃继续升高到1550℃- 1570℃，此阶段需要通入氩气，作为保护气体，放在表面的硅料氧化，同时可以带走一些杂质，炉内的压力逐步升高到600mbar，通过功率加热和温度加热，使坩埚上部的硅料熔化，在融化整个阶段隔热笼处于关闭状态，等上边的硅料开始溶化后，使用玻璃棒持续对坩埚中的液面进行测量，保证位于坩埚底部的晶体硅碎硅片部分熔化，使得底部碎硅片的融化厚度剩余量为5-50mm，进入下一长晶阶段。

5.根据权利要求1所述的一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于步骤（3）具体为在长晶阶段，此时通过控制铸锭炉的炉内温度，将加热温度控制到1420℃-1440℃，隔热笼开始慢慢提升，使得底部融化的硅料开始由液态转化为固态，隔热笼的高度由0cm逐步升高到16cm，将加热器温度分段降温，在降温过程中，液体硅从底部开始慢慢开始固化，使硅晶体沿着未熔化的晶体硅碎片的方向进行生长。

6.根据权利要求1所述的一种多晶硅的铸锭方法，其特征在于步骤（4）具体为：在退火阶段待硅晶体长成后，将铸锭炉的温度控制在1350℃-1380℃均，隔热笼处于关闭状态，经过1-2小时的退火工艺，使得晶体内部结构的内应力减小。