一种窄黑边高效多晶硅片的制备方法

摘要

本发明涉及一种窄黑边高效多晶硅片的制备方法，制备方法为1)在普通的石英坩埚侧壁先刷涂一层致密的高纯石英砂涂层；在坩埚表面喷涂适合厚度的氮化硅涂层；2)在坩埚底部铺设碎单晶、多晶碎片或细碎原生硅料作为诱导生长“籽晶”；3)加热使硅料部分熔化，通过石英棒测试的方法确保籽晶层上方硅料完全熔融，但籽晶层仅部分熔化；4)控制所述坩埚内的温度在坩埚内形成由下到上的垂直温度梯度，使“籽晶”诱导生长，制得窄黑边高效多晶硅锭；5)通过钢线+磨料研磨的方式，将硅锭切割成薄片，该制备方法可制得一种侧边杂质扩散宽度窄、制造成本低且转换效率高的多晶硅片，且操作简单，生产成本低，适于大规模生产。

主权项

一种窄黑边高效多晶硅片的制备方法，其特征为，包括以下步骤：1)先将金属杂质浓度低于20ppm、Fe含量低于5ppm的、粒度为50～150目、纯度≥99.995％的单晶坩埚用高纯石英砂250g与金属杂质浓度低于20ppm、Fe含量低于5ppm的、粒度为200～400目、纯度≥99.99％的多晶坩埚用高纯石英砂250g混合均匀得石英砂，再将混合后的石英砂与高纯硅溶胶500g混合搅拌均匀后得高纯石英砂浆料，在普通石英坩埚(1)的四壁刷涂一层高纯石英砂浆料涂层(2)，并将刷涂完高纯石英砂浆料涂层的坩埚在800℃条件下快速烘干1h，再通过喷涂的方式在坩埚内部的高纯石英砂涂层(2)上喷涂一层氮化硅浆料形成氮化硅涂层(3)，所述使用的单晶坩埚用高纯砂与多晶坩埚用高纯砂的金属离子总含量在20ppm以内，所述高纯石英砂浆料涂层厚度为4mm，所述高纯硅溶胶中的Fe元素的含量小于5ppm，所述氮化硅浆料由水与α相含量≥90％的氮化硅粉按1：4，重量比混合而成，所述氮化硅涂层的厚度为60um，喷涂温度为60℃；2)装料，在坩埚底部铺设一层单颗碎片直径≤1cm的碎的多晶，平铺于坩埚底部并压实形成起高效锭诱导生长作用的籽晶层，籽晶层的厚度为20mm，在籽晶层上装入500kg的硅料纯度≥6N的固体硅料；3)加热，闭合坩埚保温罩，加热坩埚到1500℃时逐步打开隔热笼，待坩埚温度升高到1540℃时将隔热笼高度控制在6cm，同时，利用石英棒测试籽晶层厚度，当籽晶层厚度在10mm时降低温度，进入长晶状态，此时籽晶层上方的固体硅料完全熔化成熔融状态的硅料，籽晶层仅部分熔化；4)控制坩埚内部的温度梯度，使得坩埚内部形成由下到上的垂直温度梯度，逐步打开保温罩，使其抬升到8cm，并将温度降低到1420℃，使得坩埚底部温度降低，坩埚底部硅液处于过冷状态，并利用底部“籽晶层”诱导结晶制得窄黑边高效硅锭，在此过程中，过冷度为‑25K；5)通过钢线与磨料研磨相配合的方式将步骤(4)中制得的大锭的窄黑边高效硅锭切割为截面尺寸为156mm*156mm的小方砖后，再利用钢线与磨料研磨相配合的方式将上述小方砖切割为156mm*156mm*200um的薄片。