一種用于多晶硅鑄錠的脫模層、多晶硅鑄錠方法及鑄錠用坩堝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，所述脫模層設(shè)置于鑄錠用坩堝內(nèi)壁的表面，將硅料與坩堝內(nèi)壁隔離，所述坩堝內(nèi)壁包括坩堝底部和坩堝側(cè)壁，所述脫模層的材質(zhì)為純度在99.99％以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚度為0.1mm～2mm。采用高純硅化物薄片作為脫模層，解決了現(xiàn)有涂層技術(shù)帶來的粗糙界面對(duì)形核不利的問題，以及涂層顆粒引起長晶雜質(zhì)原子以及雜質(zhì)顆粒沾污的問題；本發(fā)明還提供了一種多晶硅錠的制備方法和鑄錠用坩堝，將所述坩堝應(yīng)用于多晶硅鑄錠，可以改善鑄錠底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度，尤其是可以應(yīng)用于準(zhǔn)單晶硅鑄錠，降低了現(xiàn)有涂層技術(shù)對(duì)準(zhǔn)單晶側(cè)部生長的不利影響，大幅提高準(zhǔn)單晶的比例。
【專利說明】-種用于多晶硅鑄錠的脫模層、多晶硅鑄錠方法及鑄錠用 坩堝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多晶硅的制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多晶硅鑄錠的脫模層、準(zhǔn)單晶 硅鑄錠方法及鑄錠用坩堝。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前普遍采用的定向凝固系統(tǒng)法（簡(jiǎn)稱DSS)多晶鑄錠工藝，是采用氮化硅粉（或 是以氮化硅粉為主的混合物）作為脫模劑。其工藝是將氮化硅粉（或是以氮化硅粉為主的 混合物）以一定的比例調(diào)配于純水（或其它有機(jī)溶劑）中，形成懸浮液，再用噴槍將該脫模 劑懸浮液噴涂在鑄錠用石英坩堝內(nèi)壁，形成脫模材料層。該方案的主要缺點(diǎn)是：
[0003] 1)噴涂在坩堝壁內(nèi)側(cè)的氮化硅粉在晶體生長時(shí)容易作為成核中心，影響到晶體生 長的質(zhì)量；
[0004] 2)晶體生長工藝過程中，硅料融化后，粘附在坩堝壁上的氮化硅粉，容易被熔體沖 刷下來，一方面造成晶體中氮化硅顆粒的夾雜；另一方面，該區(qū)域涂層被帶走后，脫模效果 受到很大影響，會(huì)造成沾堝等現(xiàn)象；
[0005] 3)為防止氮化硅在高溫（>1150°C )下的揮發(fā)，采用氮化硅脫模的鑄錠工藝需要采 用較高的（一般為600mbar)氣壓，而爐內(nèi)氣氛壓力越高越容易沾污娃材料。
[0006] 現(xiàn)有改進(jìn)的多晶硅鑄錠脫模技術(shù)，一是改變氮化硅與其它添加劑在懸浮液中的配 t匕；二是改善噴涂工藝。但是這兩種改進(jìn)手段都不能從根本上解決以上問題。鑒于此，多晶 硅鑄錠領(lǐng)域急需一種脫模技術(shù)來解決或盡量避免上述問題，以獲取高質(zhì)量的多晶硅錠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，采用高純硅化 物薄片作為脫模層，解決了現(xiàn)有涂層技術(shù)帶來的粗糙界面對(duì)形核不利的問題，以及涂層顆 粒引起長晶雜質(zhì)原子以及雜質(zhì)顆粒沾污的問題；將所述脫模層應(yīng)用于多晶硅鑄錠，可以改 善鑄錠底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度，尤其是可以應(yīng)用于準(zhǔn)單晶硅鑄錠，降低了現(xiàn)有涂層技術(shù)對(duì) 準(zhǔn)單晶側(cè)部生長的不利影響，大幅提高準(zhǔn)單晶的比例。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009] 第一方面，本發(fā)明提供了一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，所述脫模層設(shè)置于鑄錠 用坩堝內(nèi)壁的表面，將硅料與坩堝內(nèi)壁隔離，所述坩堝內(nèi)壁包括坩堝底部和坩堝側(cè)壁，所 述脫模層的材質(zhì)為純度在99. 99%以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚度為0. 1mm? 2mm 〇
[0010] 優(yōu)選地，所述高純硅化物薄片為純度在99. 99%以上的高純氮化硅（Si3N4)陶瓷 片、高純碳化硅（SiC)陶瓷片、高純石英陶瓷片和高純石英玻璃中的至少一種。
[0011] 所述高純硅化物薄片包括高純硅化物陶瓷片和高純硅化物玻璃，所述高純硅化物 陶瓷片為高純硅化物粉體經(jīng)壓片、高溫?zé)Y(jié)工藝獲得；所述高純硅化物陶瓷片為硅化物單 晶粒致密堆砌的多晶體；而所述硅化物玻璃主要是經(jīng)過熔煉并切割磨制而成，所述硅化物 玻璃為連續(xù)致密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0012] 所述高純硅化物陶瓷片和硅化物玻璃的共同優(yōu)點(diǎn)是：表面平整光滑，結(jié)構(gòu)致密， 耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐性能好，以其作為脫模層，不僅可以將坩堝內(nèi)壁與硅料有效隔 離，實(shí)現(xiàn)良好的脫模效果；另一方面，所述高純硅化物薄片表面平整光滑，內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，純 度高，有效地實(shí)現(xiàn)（微米級(jí)）光滑的晶體成核界面，排除了側(cè)部顆粒雜質(zhì)的引入，從根本上 抑制了側(cè)部成核，有效改善鑄錠底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度，位錯(cuò)區(qū)域比例大大降低，有利于晶 體質(zhì)量和鑄錠良率的提高；此外，在長晶過程中，所述高純硅化物薄片與硅錠粘連，但是由 于彼此熱脹系數(shù)不同，在硅錠制備的冷卻過程中易產(chǎn)生應(yīng)力，在該應(yīng)力作用下，由于薄片質(zhì) 脆，薄片會(huì)自行開裂與硅錠分離，因此不會(huì)對(duì)硅錠造成破壞性的影響。
[0013] 更優(yōu)選地，所述高純硅化物薄片為高純石英玻璃。
[0014] 所述高純石英玻璃通常由石英熔煉并切割磨制而成，所述高純石英玻璃具有近程 有序、遠(yuǎn)程無序的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而且整體均勻密實(shí)，表面平整光滑，耐腐蝕，以此作為脫模 層，可以形成光滑的晶體成核界面，石英與硅料的成分接近，不會(huì)形成雜質(zhì)形核中心，有利 于晶體質(zhì)量和鑄錠良率的提高；雖然在長晶過程中易于硅錠粘連，但是石英玻璃與硅錠的 熱膨脹系數(shù)不同，而且玻璃薄片質(zhì)脆，所以冷卻過程中，薄片在較小的應(yīng)力下會(huì)自行開裂， 與硅錠分離；而且所述高純石英玻璃成本低廉而且易得。
[0015] 優(yōu)選地，所述脫模層由底部脫模模塊和側(cè)壁脫模模塊組成。
[0016] 優(yōu)選地，所述底部脫模模塊為與坩堝底部的大小和形狀一致的高純硅化物薄片， 或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0017] 優(yōu)選地，所述側(cè)壁脫模模塊為與坩堝側(cè)壁的大小和形狀一致的高純硅化物薄片， 或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0018] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述底部 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最?。ㄐ∮?mm)，以覆蓋所述坩堝底部的絕大部分區(qū)域，形成底部脫模模塊。
[0019] 優(yōu)選地，當(dāng)所述側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述側(cè)壁 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最?。ㄐ∮?mm)，以覆蓋所述坩堝的某一側(cè)壁的絕大部分區(qū)域，形成側(cè)壁脫模模塊。
[0020] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊或側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合 體時(shí)，所述高純硅化物薄片的形狀為正方形、長方形或三角形。
[0021] 更優(yōu)選地，所述三角形為直角三角形。
[0022] 所述正方形、長方形或三角形的高純硅化物薄片為壓片燒結(jié)制備的圓形高純硅化 物陶瓷片經(jīng)過研磨獲得。
[0023] 所述正方形、長方形或三角形的高純石英玻璃為大塊高純石英玻璃經(jīng)切割獲得。
[0024] 優(yōu)選地，所述底部脫模模塊的設(shè)置方式為在坩堝底部自然放置或者貼合設(shè)置，所 述側(cè)壁脫模模塊的設(shè)置方式為貼合設(shè)置。
[0025] 所述貼合設(shè)置為先在所述坩堝底部或者坩堝側(cè)壁涂覆粘結(jié)劑，然后通過粘結(jié)劑將 底部脫模模塊與坩堝底部粘接，通過粘結(jié)劑將側(cè)壁脫模模塊與坩堝側(cè)壁粘接。
[0026] 優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為硅溶膠粘結(jié)劑。
[0027] 所述粘結(jié)劑將脫模層與坩堝內(nèi)壁粘連在一起，粘結(jié)劑的粘結(jié)力較弱，在室溫下可 以將脫模層固定在坩堝內(nèi)壁，在高溫鑄錠過程中，粘結(jié)劑的作用會(huì)漸漸失效，所以粘結(jié)劑的 使用不會(huì)對(duì)脫模效果造成不利的影響。
[0028] 本發(fā)明提供的一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效 果：
[0029] (1)本發(fā)明提供的脫模層為硅化物薄片，所述硅化物薄片能夠有效地實(shí)現(xiàn)（微米 級(jí)）光滑的晶體成核界面，排除了側(cè)部顆粒雜質(zhì)的引入，從根本上抑制了側(cè)部成核，有效改 善鑄錠底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度，制得硅錠的花紋位錯(cuò)區(qū)域比例大大低于采用普通氮化硅涂 層的娃淀，有利于晶體質(zhì)量和鑄淀良率的提商；
[0030] (2)本發(fā)明提供的脫模層材質(zhì)與硅錠的熱脹系數(shù)不同，而且脫模層很薄且質(zhì)脆，在 硅錠制備的冷卻過程中易產(chǎn)生應(yīng)力，在該應(yīng)力作用下，脫模層會(huì)自行開裂與硅錠分離，因此 不會(huì)對(duì)硅錠造成破壞性的影響。
[0031] 第二方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅錠的制備方法，包括以下步驟：
[0032] (1)在坩堝內(nèi)壁設(shè)置脫模層，將硅料與坩堝內(nèi)壁隔離，所述坩堝內(nèi)壁包括坩堝底部 和坩堝側(cè)壁，所述脫模層的材質(zhì)為純度在99. 99%以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚 度為0· 1mm?2mm ；
[0033] (2)在坩堝底部脫模層的上方鋪設(shè)籽晶層，在所述籽晶層的上方裝載固態(tài)硅料；
[0034] (3)對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，并控制所述籽晶層不被完全熔化；
[0035] (4)控制所述坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于所述坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度 梯度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在未熔化的籽晶上結(jié)晶生長準(zhǔn)單晶硅錠；
[0036] (5)長晶結(jié)束后，脫模得到準(zhǔn)單晶硅錠。
[0037] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述高純硅化物薄片為純度在99. 99%以上的高純氮化硅 (Si3N4)陶瓷片、高純碳化硅（SiC)陶瓷片、高純石英陶瓷片和高純石英玻璃中的至少一種。
[0038] 更優(yōu)選地，步驟（1)中所述高純硅化物薄片為純度在99. 99%以上的高純石英玻 3? 〇
[0039] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述脫模層由底部脫模模塊和側(cè)壁脫模模塊組成。
[0040] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述底部脫模模塊為與坩堝底部的大小和形狀一致的高純硅 化物薄片，或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0041] 優(yōu)選地，步驟（1)中所述側(cè)壁脫模模塊為與坩堝側(cè)壁的大小和形狀一致的高純硅 化物薄片，或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0042] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述底部 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最?。ㄐ∮?mm)，以覆蓋所述坩堝底部的絕大部分區(qū)域，形成底部脫模模塊。
[0043] 優(yōu)選地，當(dāng)所述側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述側(cè)壁 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最?。ㄐ∮?mm)，以覆蓋所述坩堝的某一側(cè)壁的絕大部分區(qū)域，形成側(cè)壁脫模模塊。
[0044] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊或側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合 體時(shí)，所述高純硅化物薄片的形狀為正方形、長方形或三角形。
[0045] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述籽晶層的籽晶為（100)晶向的單晶硅塊或是以（100)為 主要晶向的多晶硅塊。
[0046] 本發(fā)明提供的多晶硅鑄錠的制備方法，尤其適用于準(zhǔn)單晶硅鑄錠，制備的準(zhǔn)單晶 娃淀中全單晶的比例大幅提1?。
[0047] 第三方面，本發(fā)明提供了一種多晶硅鑄錠用坩堝，所述坩堝包括本體和脫模層，所 述本體包括底座及由底座向上延伸的側(cè)壁，所述底座和所述側(cè)壁共同圍成一收容空間，所 述脫模層設(shè)置在朝向所述收容空間的所述本體底座和側(cè)壁表面，所述脫模層的材質(zhì)為純度 在99. 99%以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚度為0. 1mm?2mm。
[0048] 優(yōu)選地，所述高純硅化物薄片為純度在99. 99%以上的高純氮化硅（Si3N4)陶瓷 片、高純碳化硅（SiC)陶瓷片、高純石英陶瓷片和高純石英玻璃中的至少一種。
[0049] 更優(yōu)選地，所述高純硅化物薄片為純度在99. 99%以上的高純石英玻璃。
[0050] 優(yōu)選地，所述脫模層由底部脫模模塊和側(cè)壁脫模模塊組成。
[0051] 優(yōu)選地，所述底部脫模模塊為與坩堝底部的大小和形狀一致的高純硅化物薄片， 或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0052] 優(yōu)選地，所述側(cè)壁脫模模塊為與坩堝側(cè)壁的大小和形狀一致的高純硅化物薄片， 或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體。
[0053] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述底部 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最小（小于1mm)，以覆蓋所述坩堝底部的絕大部分區(qū)域，形成底部脫模模塊。
[0054] 優(yōu)選地，當(dāng)所述側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述側(cè)壁 脫模模塊的形成過程為：將所述多塊高純硅化物薄片相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙 最?。ㄐ∮?mm)，以覆蓋所述坩堝的某一側(cè)壁的絕大部分區(qū)域，形成側(cè)壁脫模模塊。
[0055] 優(yōu)選地，當(dāng)所述底部脫模模塊或側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合 體時(shí)，所述高純硅化物薄片的形狀為正方形、長方形或三角形。
[0056] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅鑄錠用坩堝具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0057] (1)所述坩堝在鑄錠之前不需要噴涂涂層，所述脫模層起到了脫模和隔離的雙重 作用，使用方便，操作簡(jiǎn)單，可以降低鑄錠的生產(chǎn)成本；
[0058] (2)本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅鑄錠用坩禍，采用lOOmbar的長晶氣壓工藝，也可以保 證硅錠成功脫模，杜絕沾堝現(xiàn)象；
[0059] (3)本發(fā)明提供的準(zhǔn)單晶硅鑄錠用坩堝適用于多晶硅鑄錠，尤其適用于全單晶的 準(zhǔn)單晶生長技術(shù)，有助于準(zhǔn)單晶比例的大幅提商。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0060] 圖1為實(shí)施例1中裝載有固態(tài)硅料的石英坩堝的俯視圖；
[0061] 圖2為實(shí)施例1中裝載有固態(tài)硅料的石英坩堝的剖面圖；
[0062] 圖3為實(shí)施例1中準(zhǔn)單晶硅錠的脫模效果圖；
[0063] 圖4為實(shí)施例1制備的準(zhǔn)單晶硅錠的少子壽命圖；
[0064] 圖5為實(shí)施例2中底部脫模模塊的鋪貼方式的俯視圖；
[0065] 圖6為對(duì)比例制備的準(zhǔn)單晶硅錠的少子壽命圖。

【具體實(shí)施方式】
[0066] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0067] 實(shí)施例1
[0068] 一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，應(yīng)用于準(zhǔn)單晶硅鑄造，具體步驟如下：
[0069] (1)取方形石英坩堝，在坩堝底部鋪設(shè)與坩堝底部大小和形狀基本相同的高純硅 化物薄片作為底部脫模模塊，并在坩堝的四個(gè)側(cè)壁的表面采用硅溶膠粘結(jié)劑分別粘貼與坩 堝側(cè)面大小和形狀基本相同的高純硅化物薄片作為側(cè)壁脫模模塊，所述底部脫模模塊與四 個(gè)側(cè)壁脫模模塊共同構(gòu)成脫模層，所述脫模層的厚度為〇. 1mm?2mm ;所述高純硅化物薄片 為高純Si3N4陶瓷片、高純SiC陶瓷片、高純石英陶瓷片和高純石英玻璃中的至少一種；優(yōu)選 地，所述高純硅化物薄片為高純石英玻璃；
[0070] (2)在所述底部脫模模塊的上方鋪設(shè)籽晶層，在所述籽晶層的上方裝載固態(tài)硅料， 圖1為實(shí)施例1中裝載有固態(tài)硅料的石英坩堝的俯視圖，其中，10為石英坩堝，201、202、 203、204均為側(cè)壁脫模模塊，30為固態(tài)硅料；圖2為實(shí)施例1中裝載有固態(tài)硅料的石英坩堝 的剖面圖，其中，10為石英坩堝，201、203為側(cè)壁脫模模塊，205為底部脫模模塊，30為固態(tài) 硅料，40為籽晶層；結(jié)合圖1和圖2可以看出，所述側(cè)壁脫模模塊201、202、203、204和所述 底部脫模模塊205共同構(gòu)成脫模層，所述底部脫模模塊205將所述籽晶層40與坩堝底部隔 離，所述側(cè)壁脫模模塊201、202、203、204將硅料與坩堝的四個(gè)側(cè)壁隔離；
[0071] (3)對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，并控制所述籽晶層不被完全熔化；
[0072] (4)控制所述坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于所述坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度 梯度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在未熔化的籽晶上結(jié)晶生長準(zhǔn)單晶硅錠。
[0073] (5)長晶結(jié)束后，脫模得到準(zhǔn)單晶硅錠；圖3為實(shí)施例1中準(zhǔn)單晶硅錠的脫模效果 圖，其中10為石英坩堝，20為脫模層，50為準(zhǔn)單晶硅錠，如圖3所示，所述脫模層20與所述 準(zhǔn)單晶硅錠50粘接為一體，并與石英坩堝10的內(nèi)壁分離，從而實(shí)現(xiàn)脫模；而脫模層20與準(zhǔn) 單晶硅錠50粘接后，由于彼此的熱脹系數(shù)不同，石英玻璃薄片與硅晶體在冷卻過程中產(chǎn)生 應(yīng)力，在該應(yīng)力作用下，脫模層20極容易碎裂，沒有對(duì)硅錠50造成任何破壞性的影響，所得 硅錠50整體完好，無開裂。
[0074] 取本實(shí)施例制備的準(zhǔn)單晶硅錠進(jìn)行少子壽命檢測(cè)和分析，應(yīng)用Semilab WT2000面 掃描測(cè)得平均少子壽命為6. 4微秒；對(duì)準(zhǔn)單晶硅錠頭部表面進(jìn)行晶體取向分析，測(cè)得準(zhǔn)單 晶比例高達(dá)90%。
[0075] 實(shí)施例2
[0076] -種用于多晶硅鑄錠的脫模層，應(yīng)用于準(zhǔn)單晶硅鑄造，具體步驟如下：
[0077] (1)取方形石英坩堝，在坩堝底部設(shè)置底部脫模模塊，并在坩堝的四個(gè)側(cè)壁的表面 采用硅溶膠粘結(jié)劑分別貼合設(shè)置側(cè)壁脫模模塊，所述底部脫模模塊與四個(gè)側(cè)壁脫模模塊共 同構(gòu)成脫模層，所述脫模層的厚度為〇. 1mm?2mm ;所述底部脫模模塊為多塊高純硅化物陶 瓷片的拼接組合，所述側(cè)壁脫模模塊可以為與坩堝側(cè)面大小和形狀基本相同的高純硅化物 陶瓷片，也可以為多塊高純硅化物陶瓷片的拼接組合；圖5為實(shí)施例2中底部脫模模塊的鋪 貼方式的俯視圖，其中10為石英坩堝，501為高純硅化物陶瓷片，50為底部脫模模塊，由圖 5可知，多塊高純硅化物薄片501相互拼接鋪貼，盡量保證拼接處縫隙最?。ㄐ∮?mm)，以 覆蓋所述坩堝底部的絕大部分區(qū)域，形成底部脫模模塊50 ;側(cè)壁脫模模塊也可以為底部脫 模模塊50相同的拼接組合，其中，高純硅化物薄片501的形狀不限，只要可以兩兩拼接，并 保證拼接縫隙最小（小于1mm)即可，所述高純硅化物薄片501的形狀優(yōu)選為正方形，長方 形和直角三角形；所述高純硅化物薄片501為高純Si 3N4陶瓷片、高純SiC陶瓷片、高純石英 陶瓷片和高純石英玻璃中的一種或兩種以上的組合；
[0078] (2)在所述底部脫模模塊的上方鋪設(shè)籽晶層，在所述籽晶層的上方裝載固態(tài)硅料， 所述底部脫模模塊將所述籽晶層與坩堝底部隔離，所述側(cè)壁脫模模塊將硅料與坩堝的四個(gè) 側(cè)壁隔離；
[0079] (3)對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，并控制所述籽晶層不被完全熔化；
[0080] (4)控制所述坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于所述坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度 梯度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在未熔化的籽晶上結(jié)晶生長準(zhǔn)單晶硅錠。
[0081] (5)長晶結(jié)束后，脫模得到準(zhǔn)單晶硅錠。
[0082] 取本實(shí)施例制備的準(zhǔn)單晶硅錠進(jìn)行少子壽命檢測(cè)和分析，應(yīng)用Semilab WT2000面 掃描測(cè)得平均少子壽命為5. 9微秒；對(duì)準(zhǔn)單晶硅錠頭部表面進(jìn)行晶體取向分析，測(cè)得準(zhǔn)單 晶比例商達(dá)88 %。
[0083] 對(duì)比例
[0084] (1)取方形石英坩堝，在坩堝底部和側(cè)壁噴涂氮化硅涂層；
[0085] (2)在所述坩堝底部涂層的上方鋪設(shè)籽晶層，所述籽晶層的取材與鋪設(shè)方式與實(shí) 施例1相同，在所述籽晶層的上方裝載固態(tài)硅料，所述固態(tài)硅料與實(shí)施例1中使用的固態(tài)硅 料相同，所述底部氮化硅涂層將所述籽晶層與坩堝底部隔離，所述側(cè)壁氮化硅涂層將硅料 與坩堝的四個(gè)側(cè)壁隔離；
[0086] (3)對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，加熱制度同實(shí)施例1，并控制所述籽晶層不被完全熔 化，未熔化的籽晶層比例同實(shí)施例1 ;
[0087] (4)控制所述坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于所述坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度 梯度，所述溫度控制同實(shí)施例1，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在未熔化的籽晶上結(jié)晶生長準(zhǔn)單 晶娃淀。
[0088] (5)長晶結(jié)束后，脫模得到準(zhǔn)單晶硅錠。
[0089] 取對(duì)比例制備的準(zhǔn)單晶硅錠進(jìn)行少子壽命檢測(cè)和分析，應(yīng)用Semilab WT2000面掃 描測(cè)得平均少子壽命為5. 1微秒；對(duì)準(zhǔn)單晶硅錠頭部表面進(jìn)行晶體取向分析，測(cè)得準(zhǔn)單晶 比例為63%。
[0090] 與實(shí)施例1制備的準(zhǔn)單晶硅錠相比，實(shí)施例1制備的準(zhǔn)單晶硅錠的少子壽命長，位 錯(cuò)密度低，準(zhǔn)單晶比例大幅提高。
[0091] 圖4和圖6分別為實(shí)施例1和對(duì)比例制備的準(zhǔn)單晶硅錠的少子壽命圖；對(duì)比圖4 和圖6可知，實(shí)施例1制備的準(zhǔn)單晶鑄錠的底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度明顯窄于對(duì)比例制備的 準(zhǔn)單晶硅錠，這說明本發(fā)明提供的脫模層可以排除側(cè)部顆粒雜質(zhì)的引入，從根本上抑制了 側(cè)部成核，有效改善了鑄錠底部及側(cè)邊紅區(qū)的寬度，有利于晶體質(zhì)量和鑄錠良率的提高。 [〇〇92] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述脫模層設(shè)置于鑄錠用坩堝內(nèi)壁的 表面，將硅料與坩堝內(nèi)壁隔離，所述坩堝內(nèi)壁包括坩堝底部和坩堝側(cè)壁，所述脫模層的材質(zhì) 為純度在99. 99%以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚度為0. 1mm?2mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述高純硅化物薄 片為純度在99. 99%以上的高純氮化硅陶瓷片、高純碳化硅陶瓷片、高純石英陶瓷片和高純 石英玻璃中的至少一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述脫模層由底部 脫模模塊和側(cè)壁脫模模塊組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述底部脫模模塊 為與坩堝底部的大小和形狀一致的高純硅化物薄片，或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組 合體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述側(cè)壁脫模模塊 為與坩堝側(cè)壁的大小和形狀一致的高純硅化物薄片，或者為多塊高純硅化物薄片的拼接組 合體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，當(dāng)所述底部脫模 模塊或側(cè)壁脫模模塊為多塊高純硅化物薄片的拼接組合體時(shí)，所述高純硅化物薄片的形狀 為正方形、長方形或三角形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于多晶硅鑄錠的脫模層，其特征在于，所述底部脫模模塊 的設(shè)置方式為在坩堝底部自然放置或者貼合設(shè)置，所述側(cè)壁脫模模塊的設(shè)置方式為貼合設(shè) 置。
8. -種多晶硅錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 在坩堝內(nèi)壁設(shè)置脫模層，將硅料與坩堝內(nèi)壁隔離，所述坩堝內(nèi)壁包括坩堝底部和坩 堝側(cè)壁，所述脫模層的材質(zhì)為純度在99. 99%以上的高純硅化物薄片，所述脫模層的厚度為 0. 1mm ~ 2mm ； (2) 在坩堝底部脫模層的上方鋪設(shè)籽晶層，在所述籽晶層的上方裝載固態(tài)硅料； (3) 對(duì)所述坩堝進(jìn)行加熱，并控制所述籽晶層不被完全熔化； (4) 控制所述坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于所述坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯 度，使得所述熔融狀態(tài)的硅料在未熔化的籽晶上結(jié)晶生長準(zhǔn)單晶硅錠； (5) 長晶結(jié)束后，脫模得到準(zhǔn)單晶硅錠。
9. 一種多晶硅鑄錠用坩堝，其特征在于，所述坩堝包括本體和脫模層，所述本體包括底 座及由底座向上延伸的側(cè)壁，所述底座和所述側(cè)壁共同圍成一收容空間，所述脫模層設(shè)置 在朝向所述收容空間的所述本體底座和側(cè)壁表面，所述脫模層的材質(zhì)為純度在99. 99%以 上的高純娃化物薄片，所述脫模層的厚度為〇. 1_?2_。
【文檔編號(hào)】C30B28/06GK104060324SQ201410269640
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】劉海, 何亮, 胡動(dòng)力 申請(qǐng)人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司