[发明专利]一种多晶硅铸锭生长控制方法及工艺

权利要求书

1.一种多晶硅铸锭生长控制的控制方法，其特征在于：根据热传导原理，利用坩埚上下温度差变化作为控制铸锭过程的依据，当△t达到极大值时，坩埚中的硅料从整体加热开始进入熔化状态，此时的热传递方式从固体的热传导，逐渐的向融体的热对流变化，顶部的硅料熔化后逐渐向下渗透，将顶部的热量带入底部，提高了底部的温度，从而△t逐渐减小，由于硅融体的密度大于硅晶体的密度，当部分的硅熔化后，剩余未熔化的晶体将始终位于硅融体的顶部，此时△t基本保持不变，待硅料全部熔化后，△t又有所上升，即为硅料完全熔化，此时应开始进入结晶阶段，并停止加热，当硅锭开始结晶时，随着结晶潜热的释放，大大提高了籽晶层的温度，此时出现了△t的最小极值尖契，隔热笼提升，多晶硅锭逐渐从底部向上生长，由于顶部融体的温度不变，△t逐渐增大，当硅锭完全结晶后，△t基本保持不变，最后△t随着自然冷却逐渐减小到0。

2.根据权利要求1所述的一种多晶硅铸锭生长控制方法，其特征在于：所述在△t的最小极值尖契时，△t的值不能小于160℃。

3.一种多晶硅铸锭生长工艺，其特征在于：包括:

(1)在坩埚中先放入籽晶层，再将硅料放置在籽晶层上，并将坩埚装入多晶铸锭炉内，所述多晶铸锭炉中设有两个温度传感器TC1和TC2，TC1温度传感器设置在硅料上方，即顶部侧壁加热器位置，TC2温度传感器设置坩埚下端，即底部中心位置；

(2)将所述多晶铸锭炉抽真空并使炉中的气体低于0.008mbar，同时并对多晶铸锭炉进行检漏排查，检漏排查通过后，进行加热；

(3)进行加热硅料除杂，即先将多晶铸锭炉中的温度加热到1100-1200℃，并在该温度下保持1100-1250min；

(4)对除杂后的硅料进行融化，即将多晶铸锭炉进行加热，使多晶铸锭炉中的温度达到1500-1600℃，当TC1的温度达到硅料的熔点温度，说明坩埚中的硅料的顶部开始融化，由于硅融体料的密度大于硅晶体料的密度，所以硅晶体料始终位于硅融体料上端，△t的差值会逐渐下降，并逐渐趋于平稳，当△t值有小幅度上升时，硅料完全融化，并关闭多晶铸锭炉中的加热器，并保持一段时间，随着结晶潜热的释放，等待TC2检测温度降低时，执行下一步；

(5)结晶通过提升隔热笼的方法降低底部温度并通过加热器进行热补偿来控制长晶速度，通过提升隔热笼，使热量可以散发到炉体，并通过炉体四周的水冷系统对炉体进行冷却，形成垂直于炉体底部的温度梯度，使坩埚中的结晶从底部向上凝结，直至多晶硅锭完全长成；

(6)待硅融体完全变成多晶硅锭后，进入退火过程，以降低硅锭内部应力，即将炉中的温度提升至1000-1100℃，并保持180-200min，关闭加热器，完成退火过程后，进入冷却过程，使硅锭冷却，降温至400℃以内，冷却结束后，硅锭出炉使多晶硅锭自然冷却△t逐渐减小到0，多晶硅锭冷却至400℃以下取出。