[发明专利]一种凹陷式类单晶硅籽晶熔化控制的装料方法

说明书

本发明公开了一种凹陷式类单晶硅籽晶熔化控制的装料方法，包括以下步骤：在石英坩埚内表面喷涂氮化硅粉末冷却，作为保护层；在石英坩埚底部铺设一层菜籽料；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；使用小颗粒原生多晶硅料将铺设的籽晶板或者籽晶块之间的缝隙填满；在籽晶层上铺设菜籽料，作为缓冲层；在缓冲层上铺设晶砖，作为阻挡层,阻挡层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；在阻挡层上逐层码放硅料，直至达到所需的硅料要求。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。这样就可以避免边侧籽晶层熔穿和在中心处的籽晶层未熔化的现象。

技术领域

本发明属于多晶硅熔化领域，涉及一种凹陷式类单晶硅籽晶熔化控制的装料方法。

背景技术

类单晶铸锭所用的设备和铸锭原理与多晶硅铸锭一样，但是，由于类单晶铸锭是需要形成一个大的单晶硅锭，而多晶硅不需要形成大的单晶晶粒，因此，类单晶在铸锭工艺上与多晶硅铸锭存在一定的差异，如需要考虑籽晶层的熔化状态对类单晶硅锭生长的影响。

在熔化过程中类单晶的固液界面从上向下移动，将硅料熔化。在多晶铸锭的熔化过程中，固液界面对于多晶生长的影响不大，只需要将硅料熔化，尽量避免将籽晶层熔穿，但是，即使熔穿对晶体生长的影响也不大。对于类单晶铸锭来说，由于必须使得晶体沿着籽晶层进行外延生长，因此，如果出现某些局部区域过熔或者熔化不到位，籽晶层失去作用即无法生长单晶，籽晶层的熔化控制技术对于类单晶铸锭来说显得尤为重要。

发明内容

本发明目的是：提供一种凹陷式类单晶硅籽晶熔化控制的装料方法。

本发明的技术方案是：一种凹陷式类单晶硅籽晶熔化控制的装料方法，包括以下步骤：

步骤a、在石英坩埚内表面喷涂氮化硅粉末冷却，作为保护层；

步骤b、在石英坩埚底部铺设一层菜籽料；

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；

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；

步骤e、在籽晶层上铺设50mm-100mm菜籽料，作为缓冲层；

步骤f、在缓冲层上铺设36块由头尾料构成的晶砖，作为阻挡层,所述阻挡层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；

步骤g、在阻挡层上逐层码放如下硅料：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。

作为优化：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*156*15mm。

作为优化：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*980mm²。

作为优化：所述步骤e中的缓冲层的填充高度为100-150mm。

作为优化：所述步骤f中多晶硅晶砖的长、宽、高分别为156mm、156mm、30-40mm。