[发明专利]降低拉直硅芯棒晶体隐裂的方法及装置

说明书

本发明提供了一种降低拉直硅芯棒晶体隐裂的方法及装置，包括以下步骤：为制备硅芯棒晶体的单晶炉设备通冷却水，使所述单晶炉设备的温度控制在预设范围；在所述单晶炉设备的导流筒上部设置固化毡、热屏装置；启动所述单晶炉设备，进入晶体生长阶段；当所述晶体生长阶段完成后，将制备得到的硅芯棒晶体脱离液面至预设高度，同时降低所述单晶炉设备的功率，在所述硅芯棒晶体冷却预设时间后，功率关闭；的所述硅芯棒晶体需在预设时间内静置、出炉。利用上述降低拉直硅芯棒晶体隐裂的方法和用于执行上述方法的装置，有效降低硅芯棒晶体在拉直过程中隐裂、裂纹等缺陷，并且在硅芯棒晶体的预制过程中不仅限于单晶，从而降低制备硅芯棒晶体的难度。

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，涉及一种拉直硅芯棒晶体的方法，更为具体地，涉及一种降低拉直硅芯棒晶体隐裂的方法及装置。

背景技术

硅芯是还原炉内气相(CVD)沉积生产多晶硅的载体，直拉法是生产太阳能硅芯的常用方法之一。

目前，国内外的多晶硅厂在硅芯棒晶体的生产上多数沿用的是生产太阳能单晶的工艺方法和热场系统，该类热场系统的主要特点是热场系统的温度梯度大、晶体生长速度快。

在实际应用中，硅芯棒晶体的拉制不仅限于单晶，也可以是多晶，如果是多晶，由于多晶和单晶的晶向的不同，晶体的各向异性就表现得特别突出，就更加容易产生隐裂、裂纹、脆断等问题。

并且，根据方硅芯的特点，硅芯原料棒需要具备无隐裂、裂纹、脆断、外观均匀、长度统一等特点。

申请号为CN201710250236.4的发明专利，一种消除硅芯棒晶体隐裂的装置及方法，包括以下步骤：

1)加装调整热屏装置，热屏装置位于熔硅液面的上方，上端置于盖板上，热屏装置分为热屏内层和热屏外层，两者之间留有间隙填充保温材料，且间隙由上至下逐渐变宽，热屏内层与外层之间形成4-7°的夹角θ2，热屏内层与硅芯棒晶体的夹角θ3为8-13°，热屏外层与硅芯棒晶体的夹角θ1为4-6°，热屏内层最下端与熔硅液面的距离为18-22mm，与硅芯棒晶体的距离为58-63mm；热屏内层和热屏外层采用各向同性的等静压石墨制成，填充的保温材料为石墨软毡，使热屏装置内满足径向生长界面温度梯度趋近于零，晶体中心轴向温度梯度与表面轴向温度梯度Gc/Ge为1.1：1.3-1.4；

2)晶体生长阶段：控制生长速率为30-60mm/hr，晶体直径为147-157mm，且晶体在800-1000摄氏度的时间控制在80-180min；

3)退火阶段：以收尾前功率为基准，分步进行降温，依次降至其1/2、1/3、最后降为0；

4)停炉冷却，晶体在炉内保持至少10小时后出炉；

通过上述操作，消除硅芯棒晶体的隐裂。

此外，进一步的方案，所述晶体中心轴向温度梯度Gc为2-3℃/mm。

此外，进一步的方案，步骤2)中，头部生长速率控制在50-60mm/hr，晶棒生长200mm以内保持单晶结构，尾部生长速率30-35mm/hr。

此外，进一步的方案，步骤3)中，分步降温时，每步完成之后间隔5min进行下一步，且整个退火阶段在30min内完成。

上述专利虽然公开了消除硅芯棒晶体隐裂的装置及方法，但是，针对大直径的硅芯棒晶体的制备并没有提及，并且硅芯棒晶体隐裂的性质随制备直径的增大、长度不断的加长，使硅芯棒晶体原有的隐裂、裂纹等问题变得更加突出。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种降低拉直硅芯棒晶体隐裂的方法及装置，通过降低热场系统的纵向温差、减少温度梯度和优化处理工艺等方法，降低硅芯棒晶体隐裂、裂纹等问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种降低直拉硅芯棒晶体隐裂的方法，包括以下步骤：