低缺陷高产出多晶硅铸锭方法及其热场结构

摘要

本发明涉及一种低缺陷高产出多晶硅铸锭方法及其热场结构，包括保温罩系统，坩埚系统，分体式电阻加热器，支撑部分，冷却装置。通过对3个加热器的分开独立控制，可以在最大程度上降低能耗，而且利于调整长晶界面，获得更为平整的长晶界面，提高晶体质量，也解决了铸锭的高度增加带来的长晶后期散热问题；带独特设计的支撑块和冷却装置联合实现局部冷却，使得在长晶初期坩埚底部局部位置产生冷点，先开始形核，减少了成核点，且获得了横向的温度梯度，为晶核横向长大提供了必备条件，晶粒的增大在很大程度上减少了晶界，降低了位错等微缺陷。

主权项

一种低缺陷高产出多晶硅铸锭方法，其特征在于包括以下步骤：1）将550‑750kg的硅料放入480‑650mm高的坩埚中，闭合整个热场空间，顶部和侧面的3个电阻加热器同时加热，其中侧面加热器分为上下两个部分；温度升高到1500℃，使硅料在十多个小时内升温融化，化料时保持压力在0.1‑0.6atm，同时通入惰性保护性气体；化料结束后，提升侧壁的保温罩0‑60mm，侧下加热器加热功率比例降低到0‑50%，打开支撑块下的冷却装置，利用支撑块和冷却装置联合实现局部冷却，使得坩埚底部在长晶初期形成局部的成核点，即在坩埚底部形成局部横向的温度梯度，晶核往横向生长，形成较大的晶粒，该段时间控制在1‑2h，完成长晶初期的晶粒扩大过程；2）关闭支撑块下的冷却装置，同时再通过保温罩的提升和3个加热器功率比例的调整，增强底部散热，而上部硅液所需要的高温环境由顶加热器和侧上加热器来维持，控制长晶界面平坦上移，晶体逐渐向上生长，形成先横向后纵向的生长机制；3）在长晶的后期，配合工艺要求再次打开支撑块下的冷却装置，增强底部散热，整个长晶过程在20‑35h内完成；4）长晶结束后关闭冷却装置，同时再次闭合整个保温罩，在1350℃的高温下保温1‑6h，消除热应力，整个长晶和保温过程炉内压力维持在0.1‑0.6atm；保温完成后再逐渐打开保温罩，使硅锭缓慢冷却，逐渐增大压力到接近1atm，完成整个铸锭过程。