[发明专利]一种提高多晶硅锭成晶率的退火工艺

说明书

本发明公开了一种提高多晶硅锭成晶率的退火工艺，涉及多晶硅铸锭领域，用于改善硅锭退火过程中的杂质扩散等问题，其在硅锭凝固完全后不需升高炉温而直接进行降温，避免了升温过程中杂质的扩散，使硅锭头尾及四周低少子寿命区域面积更小，降低了硅锭内部杂质，提高了硅锭的成晶率，从而提高了硅锭质量。

技术领域

本发明涉及多晶铸锭炉技术领域，用于改善硅锭退火过程中的杂质扩散等问题，具体涉及一种提高多晶硅锭成晶率的退火工艺。

背景技术

目前光伏行业多晶铸锭领域，多晶铸锭工艺包括加热、熔化、长晶、退火和冷却五个阶段。整个过程硅料熔化成液体在由底部至顶部定向凝固成固体，再经过退火减小硅锭顶底温差，消除长晶应力，最后冷却出炉，从而完成铸锭过程。

传统多晶铸锭工艺中，在退火步骤为消除长晶热应力，防止硅锭隐裂及硅片碎片率升高，都是通过升高硅锭底部温度，缓慢降低顶部温度，使硅锭顶底温度接近，并保温一段时间使硅锭顶底温度更均匀，从而使硅锭热应力充分释放，确保硅锭不会隐裂，保证硅锭质量。但由于退火过程中温度升高，时间较长，使硅锭头尾及坩埚杂质进一步向硅锭内部扩散，影响硅锭质量，从而使硅锭成晶率降低。

现有的技术方案有两类：

以GT、京运通、精功、晶盛等厂家铸锭设备为主，退火阶段通过关闭隔热笼使硅锭底部温度升高，同时缓慢降低顶部温度使顶底温差减小，其退火温度1300-1400℃，保温2-5小时，整个退火过程可消除长晶热应力，消除硅锭隐裂。

以ALD铸锭设备为主，多晶铸锭炉底部（在DS块正下方）存在一块热门（隔离水冷铜板，起保温作用），热门下面为冷却铜板，铜板内通水，当退火阶段时，热门直接关闭，热量无法散失导致硅锭底部温度升高，同时缓慢减低顶部温度使顶底温度在1100-1200℃达到基本一致，保温2-5小时，从而消除长晶热应力，防止硅锭隐裂。

发明内容

本发明的目的提供一种提高多晶硅锭成晶率的退火工艺，能够提高硅锭的成晶率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种提高多晶硅锭成晶率的退火工艺，在退火的全过程中，关闭隔热笼及气冷石墨冷却块的阀门，顶部加热器温度设定范围为1400℃-1300℃，时间范围50-70分钟，在此时间范围内温度逐渐降低的进行退火。

进一步地，具体的退火程序依次为：

1）顶部加热器温度设定为1390℃-1400℃，顶侧系数设定为1.0-1.1，时间设定为10-15分钟；

2）顶部加热器温度设定为1350℃-1360℃，顶侧系数设定为1.0-1.1，时间设定为15-20分钟；

3）顶部加热器温度设定为1300℃-1310℃，顶侧系数设定为1.0-1.1，时间设定为15-20分钟；

4）顶部加热器温度设定为1300-1305℃，顶侧系数设定为1.0-1.1，时间设定为10-15分钟；

通过上述操作完成退火工艺；其中顶侧系数指顶部加热器与侧部加热器的功率输出比值。

所述退火工艺中的设备为晶盛双电源气冷铸锭炉，或者其他具有隔热笼、顶部加热器、侧部加热器和气冷石墨冷却块的铸锭炉。

本发明的有益效果是：