铸锭炉、铸锭晶体硅及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铸锭炉、铸锭晶体硅及其制备方法，铸锭炉包括炉体顶部，中部和底部，炉体内部为炉腔，炉腔内设有隔热笼，隔热笼内设有保温组件，保温组件由护板和底板形成一个容纳空间承载坩埚，保温组件还包括封盖在坩埚上的盖板，其中，炉体中部开设有第一排气口，第一排气管路适于与第一排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第一空间内；炉体顶部或炉体底部开设有第二排气口，第二排气管路适于与第二排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第二空间内；排气管路外部连接真空装置，第二排气管路与第一排气管路外部连通；第一排气管路上设有第一阀门，单独控制第一排气口的排气比例；第二排气管路上设有第二阀门，单独控制第二排气口的排气比例。排气比例。排气比例。

【技术实现步骤摘要】
铸锭炉、铸锭晶体硅及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铸锭晶体生长领域，尤其涉及一种铸锭炉和铸锭晶体硅及其制备方法。

技术介绍

[0002]铸锭炉在运行过程中存在进气和出气，通过进气和出气可排出腔体气氛中的部分杂质，相关技术中正常出气位置仅在位于隔热笼外部的炉体中部的侧壁上开设一个排气口，排出炉腔与隔热笼外部的气体，隔热笼内部气氛对流能力有限，不利于腔体杂质气氛的充分排出，影响铸锭杂质不良比例。
[0003]专利CN109183148A揭示了一种铸锭炉，其中采用在铸锭炉中部对称设置至少两个排气口的方案，使得有害气体可以快速排出，减少铸锭中的氧碳含量。但实际生产过程中，由于第一出气口和第二出气口等都设置在隔热笼外部，铸锭炉在运行过程当中，隔热熔吸附的杂质及硅料融化后硅液挥发的杂质主要集中在隔热笼顶部位置，因此当采用外部排气时，气流需沿着隔热笼顶部往底部运行至隔热笼与坩埚的缝隙排出，气流流动路径较长，且与热流方向相反，排出效果较弱。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提出一种铸锭炉及其铸锭晶体硅及其制备方法。本专利技术中通过在炉体新增排气装置，加快气体的流动，并通过调节第一排气口和第二排气口的排气比例，在不影响温度场的情况下，增强了腔体内部气氛的对流能力，充分排出了杂质气氛，降低了铸锭的杂质不良比例及头部红区不良长度，提高了硅锭的良率。
[0005]本专利技术的一个方面，本专利技术公开了一种铸锭炉，包括炉体，炉体包括炉体顶部，炉体中部和炉体底部，炉体内部的空间为炉腔，炉腔内设有隔热笼，隔热笼内设有保温组件，保温组件由护板和底板形成一个容纳空间承载用来装料的坩埚，保温组件还包括盖板，盖板封盖在坩埚上，其中，炉体中部开设有第一排气口，第一排气管路适于与第一排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第一空间内；炉体顶部或炉体底部开设有第二排气口，第二排气管路适于与第二排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第二空间内；排气管路外部连接真空装置，第二排气管路与第一排气管路外部连通；第一排气管路上设有第一阀门，单独控制第一排气口的排气比例；第二排气管路上设有第二阀门，单独控制第二排气口的排气比例。
[0006]进一步地，第一排气管路与真空装置之间设有第三阀门，控制第一排气口和第二排气口的排气比例。
[0007]进一步地，第二排气口设置在炉体顶部，第二排气管路适于与第二排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第二空间内；第二排气管路的外边缘与隔热笼外边缘的距离为L1，隔热笼外边缘与炉体轴向的中心线的距离为L，L1/L比值为1/6
‑
1/4。
[0008]进一步地，第二排气口设置在炉体底部，第二排气管路适于与第二排气口连通，第
二排气管路沿炉体轴向的中心线对称设置。
[0009]进一步地，第二排气管路的直径为5
‑
30mm。
[0010]进一步地，第二排气管路的直径为5
‑
15mm。
[0011]进一步地，保温组件为多边形类圆结构或圆筒结构。
[0012]进一步地，保温板为八边形结构、十边形或十二边形结构。
[0013]本专利技术的另一发面，本专利技术公开了一种铸锭晶体硅的制备方法，其步骤为：
[0014]S：装料；进行籽晶铺底，并将原料装入坩埚中；
[0015]S2：抽空、检漏；将坩埚放入如上所述任一的铸锭炉中，对铸锭炉进行抽空、检漏，检漏时关闭第一、第二排气口，检漏完成后打开第一排气口，运行铸锭炉将温度加热至1450
‑
1550度；
[0016]S3：加热化料；保持温度在1450
‑
1550度，使得原料熔化；
[0017]S4：长晶；待籽晶达到预留层高度，降低温度，进入铸锭长晶阶段，开启第二排气口，控制第一排气口和第二排气口的排气比例，将长晶温度控制在1410
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1440度之间，同时保持0.3
‑
1cm/h的速度打开隔热笼，维持定向凝固至长晶结束；其中：
[0018]S5：冷却；长晶结束，退火冷却，得到铸锭晶体硅。
[0019]进一步地，在S3步骤中，当第二排气口设置在炉体顶部，第二排气管路适于与第二排气口连通，通往炉腔与隔热笼形成的第二空间内；第二排气管路的外边缘与隔热笼外边缘的距离为L1，隔热笼外边缘31与炉体轴向的中心线的距离为L，L1/L比值为1/16
‑
1/4，进入长晶初期，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是9：1～1：1；当铸锭长晶进行5
‑
10h后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是1：1～1：9。
[0020]进一步地，当第二排气口设置在炉体顶部，进入长晶初期，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是4：1～1：1；当铸锭长晶进行5
‑
10h后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是1：1～1：4。
[0021]进一步地，当第二排气口设置在炉体顶部，当铸锭长晶进行5
‑
8h后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是3：7～1：4。
[0022]进一步地，保温组件2为圆筒结构。
[0023]进一步地，当第二排气口位于炉体底部，第二排气管路适于与第二排气口连通，第二排气管路沿炉体轴向的中心线对称设置，进入长晶后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是1：1～1：9。
[0024]进一步地，当第二排气口位于炉体底部，进入长晶后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是3：7～1：9。
[0025]进一步地，当第二排气口位于炉体底部，进入长晶后，控制第一排气口和第二排气口的排气比例是1：4～1：9。
[0026]进一步地，保温组件2为圆筒结构。
[0027]本专利技术的再一方面，本专利技术公开了一种按照如上任一制备方法制备的铸锭晶体硅。
[0028]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]图1是本专利技术中铸锭炉的一个实施例的示意图。
[0030]图2是本专利技术中铸锭炉的另一个实施例的示意图。
[0031]图3是本专利技术中铸锭炉的又一个实施例的示意图。
[0032]图4现有技术中保温组件与坩埚的示意图。
[0033]图5是本专利技术中保温组件与坩埚的一个实施例的示意图。
[0034]图6是本专利技术中保温组件与坩埚的另一个实施例的示意图。
[0035]图7是本专利技术中保温组件与坩埚的又一个实施例的示意图。
[0036]图8是本专利技术中保温组件与坩埚的再一个实施例的示意图。
[0037]图9是本专利技术一个实施例的铸锭晶体硅的制备方法的流程图。
[0038]图10是本专利技术又一个实施例的铸锭晶体硅的制备方法的流程图。
[0039]图11是对比例1与本专利技术一个实施例制备的晶体硅的硅块的少子寿命扫描图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铸锭炉，其特征在于，包括炉体(1)，所述炉体(1)包括炉体顶部(11)，炉体中部(12)和炉体底部(13)，所述炉体内部的空间为炉腔，所述炉腔内设有隔热笼(3)，所述隔热笼(3)内设有保温组件(2)，所述保温组件(2)由护板(22)和底板(23)形成一个容纳空间承载用来装料的坩埚(4)，所述保温组件还包括所述盖板(21)，所述盖板封盖在所述坩埚(4)上，其中，所述炉体中部(12)开设有第一排气口，所述第一排气管路(51)适于与所述第一排气口连通，通往所述炉腔与所述隔热笼(3)形成的第一空间(71)内；所述炉体顶部(11)或所述炉体底部(13)开设有第二排气口，所述第二排气管路(52)适于与所述第二排气口连通，通往所述炉腔与所述隔热笼(3)形成的第二空间(72)内；所述排气管路外部连接真空装置(8)，所述第二排气管路(52)与所述第一排气管路(51)外部连通；所述第一排气管路(51)上设有第一阀门(61)，单独控制第一排气口的排气比例；所述第二排气管路(52)上设有第二阀门(62)，单独控制第二排气口的排气比例。2.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述第一排气管路(51)与所述真空装置(8)之间设有第三阀门(63)，控制第一排气口和第二排气口的排气比例。3.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述第二排气口设置在所述炉体顶部(11)，所述第二排气管路(52)适于与所述第二排气口连通，通往所述炉腔与所述隔热笼(3)形成的第二空间(72)内；所述第二排气管路(52)的外边缘(521)与所述隔热笼外边缘(31)的距离为L1，所述隔热笼外边缘(31)与所述炉体轴向的中心线的距离为L，所述L1/L比值为1/16
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1/4。4.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述第二排气口设置在所述炉体底部(13)，所述第二排气管路(52)适于与所述第二排气口连通，所述第二排气管路(52)沿所述炉体(1)轴向的中心线对称设置。5.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述第二排气管路(52)的直径为5
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30mm；任选地，所述第二排气管路(52)的直径为5
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15mm。6.根据权利要求1所述的铸锭炉，其特征在于，所述保温组件(2)为多边形类圆结构或圆筒结构；任选地，所述保温板为八边形结构、十边形或十二边形结构。7.一种铸锭晶体硅的制备方法，其特征在于，其步骤为：S1：装料；进行籽晶铺底，并将原料装入坩埚中；S2：抽空、检漏；将坩埚放入如权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗鸿志，何亮，张细根，李建敏，程小娟，邹贵付，张发年，饶森林，甘胜泉，
申请(专利权)人：赛维LDK太阳能高科技新余有限公司，
类型：发明
国别省市：