[发明专利]一种多晶硅铸锭提高硅片品质的方法

摘要

一种多晶硅铸锭提高硅片品质的方法，为了生产高效多晶硅片，我们选择在坩埚底部，规则布局能起引晶作用的“仔晶”；其引晶材料方面我们选择：“有一定直径的圆形或扁平状硅粒”；粘结剂材料我们选择：硅溶胶做无机粘结剂。对多种硅基形核物进行筛分、选择并均匀地涂覆在坩埚底部，并对热场进行精确控制来降低横向温度梯度，使晶粒沿着形核中心竖直且均匀地生长，得到高品质的多晶硅锭。

主权项

一种多晶硅铸锭提高硅片品质的方法，其特征在于，1）为了生产高效多晶硅片，我们选择在坩埚底部，规则布局能起引晶作用的“仔晶”；其引晶材料方面我们选择：“有一定直径的圆形或扁平状硅粒”；粘结剂材料我们选择：硅溶胶做无机粘结剂；2）为了规则布局引晶材料，我们用（比坩埚内底尺寸稍小一点的）塑料板做模板，按照设计尺寸，打好一定直径的均匀孔洞，以方便均匀喷涂圆形硅粒；坩埚底部规则布局实施情况是：A、在坩埚底部的最底层，首先均匀涂覆高纯石英砂：其过程为：首先对坩埚表面进行干净处理，坩埚体温保持在50‑70℃；将硅溶胶与高纯石英砂均匀混合后，然后用喷涂机将混合好的石英砂粒均匀喷在坩埚底部；B、在坩埚底部的第二层，按模板孔洞依次均匀喷涂圆形硅粒：其过程为：坩埚体温依然保持在50‑70℃；将硅溶胶与硅粒均匀混合后，在坩埚底部摆放好模板，然后用喷涂机将混合好的硅粒喷在孔洞内，移去模板则完成喷涂过程；C、在坩埚底部的第三层，按要求均匀喷涂氮化硅涂层：其过程为：坩埚体温依然保持在50‑70℃；采用免烧结技术配料：先将粘结剂与纯净水在一定温度下溶解，将合格并过筛的氮化硅粉体与之混合后，用喷涂机均匀喷在内底与内壁四周，低温烘烤干燥后待用；石英陶瓷坩埚经过以上三层处理，对于制备高效多晶硅片能起关键作用；其中底层、第二层起“引晶”材料作用；第三层起阻隔坩埚杂质向硅液渗透作用，由于氮化硅材料熔点比较高，其同时也起保护“引晶”材料作用，使“引晶”材料不会全部被熔去；3）生产高品质多晶硅片，有了以上关键措施后，同时需控制铸锭工艺：多晶铸锭装料、加热、熔化、长晶、退火和冷却等六个主要工艺步骤运行中，最重要的在熔化阶段，其关键的是保证放置在坩埚底部起引晶作用的“仔晶”不被全部熔化，否则就和常规铸锭一样；没被熔化掉的“仔晶”就是“晶体引向物”即初始的“晶核”；在长晶阶段，需要对固液界面与长晶状况进行实时分析判断，了解相关长晶参数，适时调整温度与冷却气体流量，做到最佳控制；在退火阶段，温度调整要求是：防止降温过快，对硅锭造成不良影响；并控制硅锭自然降温，为冷却出炉做好准备；4）在工艺控制环节，为了解决固液界面对结晶影响问题,炉体温度场要即时调整,要让硅原料在融化过程中和后续晶体生长过程中，其固液界面尽可能与水平面保持平行,此种（平面固液界面）定向凝固制备出的多晶硅锭，其晶粒均匀、晶体缺陷少,后续制备出的电池转换效率就高。