CN106367808A - 一种硅芯的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硅芯的生产方法，该方法包括以下步骤：将硅料装入条形坩埚中；将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；将行成的条形硅锭沿其长度方向根据需要的尺寸切割成硅芯。在整个硅芯的制备过程中，硅锭水平方向的电阻率均一性能够得到保证。从而保证了硅锭首尾电阻率相近似，有效的改善了所形成硅芯的电阻率，此外，使用本方法制作硅芯时，所需的能耗小，长晶效率高，方棒利用率高，从而提高了生产效率。

Description

一种硅芯的生产方法

技术领域

本发明涉及到多晶硅的技术领域，尤其涉及到一种硅芯的生产方法。

背景技术

硅芯是光伏行业上游中的改良西门子法还原炉所用的晶种，主要用于高纯硅的生产。目前，硅芯的制备方式主要有硅芯炉生长法和晶体直拉生产法。其中，硅芯炉是最早生产硅芯的专用设备，在惰性气氛下，将硅棒局部熔化后，将带有籽晶的籽晶轴插入到熔化的硅料中，逐步提升籽晶轴，进行引晶，待达到设定的直径后，连带熔化的硅料上升，熔化的硅料拉晶上升时温度降低并长晶形成硅圆棒。该技术的缺点：生产效率低，能耗高。晶体直拉法使用直拉单晶炉进行生产，首先拉制出多晶硅/单晶硅圆棒，再通过线锯将圆棒切成目标尺寸的硅芯。该技术的缺点：受晶体直拉影响，多晶硅/单晶硅圆棒的电阻头尾差距很大，对硅芯品质有影响。在切割方硅芯过程中，圆棒的利用率低，生产成本高。

发明内容

本发明提供了一种硅芯的生产方法，用以改善晶体电阻率，大幅提高生产效率。

本发明提供了一种硅芯的生产方法，该方法包括以下步骤：

将硅料装入条形坩埚中；

将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；

将行成的条形硅锭沿其长度方向根据需要的尺寸切割成硅芯。

在上述技术方案中，通过将硅料放置在条形坩埚内长晶形成硅锭，再根据需要的尺寸切割硅锭形成硅芯，整个硅芯的制备过程中，在硅锭水平方向的电阻率均一性能够得到保证。从而保证了硅锭首尾电阻率相近似，不会出现现有技术中的多晶硅圆棒的电阻头尾差距很大情况，有效的改善了所形成硅芯的电阻率，此外，使用本方法制作硅芯时，所需的能耗小，长晶效率高，方棒利用率高，从而提高了生产效率。

优选的，所述硅料的长晶方向垂直于所述条形硅锭长度方向。

优选的，所述形成的条形硅锭的长、宽尺寸比介于于6:1～13:1之间。

优选的，所述按设定工艺要求具体为：所述按设定工艺要求具体为：通过工艺配方设定温度梯度的大小，控制所述熔化后的硅料的长晶速度以设定速度生长。

优选的，所述形成的温度梯度具体为竖直方向的温度梯度，且在竖直方向的上方温度高，下方温度低。

优选的，所述将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热具体为：通过设置在炉体的顶部的直线加热器对硅料加热使其熔化。

附图说明

图1为本发明实施例提供的硅芯的生产方法的流程图。

具体实施方式

为了改善晶体电阻率，大幅提高生产效率，本发明实施例提供了一种硅芯的生产方法，在本发明实施例的技术方案中，通过采用长晶形成硅锭，再根据需要切割成硅芯，无需对硅锭进行拉晶的步骤，从而有效的改善了所形成硅芯的电阻率，同时也提高了硅芯的生产效率。为了方便理解本发明实施例的技术方案，下面结合具体的实施例及附图对本发明实施例进行详细的说明。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的硅芯的生产方法的流程图。

本发明实施例提供了一种硅芯的生产方法，该方法包括以下步骤：

将硅料装入条形坩埚中；

将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；

将行成的条形硅锭沿其长度方向根据需要的尺寸切割成硅芯。

通过上述方法描述可以看出，在上述实施例中，通过将硅料放置在长条形坩埚内并直接长晶形成硅锭，再根据需要的尺寸切割硅锭形成硅芯，在整个硅芯的制备过程中，硅锭水平方向的电阻率均一性能够得到保证。从而保证了硅锭首尾电阻率相近似，不会出现现有技术中的多晶硅圆棒的电阻头尾差距很大情况，有效的改善了所形成硅芯的电阻率，此外，使用本方法制作硅芯时，所需的能耗小，长晶效率高，方棒利用率高，从而提高了生产效率。

为了进一步的对本发明实施例的理解，下面结合具体的附图1对其进行详细的说明。

步骤001、将硅料装入条形坩埚中；

具体的，将硅料放入到长条形坩埚内，放入的量根据长条形坩埚以及所需的硅芯的尺寸而定。

步骤002、将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；

具体的，通过以下步骤完成：

A)将盛放硅料的长条形坩埚放入到炉体内；

B)对炉体内的坩埚及硅料进行加热使所述硅料熔化；

具体的，通过设置在炉体顶部的直线加热器对硅料加热使其熔化。

C)按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；

具体的，形成的温度梯度具体为竖直方向的温度梯度，且在竖直方向的上方温度高，下方温度低。从而使得熔化后的硅料沿竖直方向长晶，并形成硅料的长晶方向垂直于所述条形硅锭长度方向。其中的，按设定工艺要求具体为：通过工艺配方设定气体冷却系统的进出气量，通过进出气量的大小控制温度梯度的大小，控制所述熔化后的硅料的长晶速度以设定速度生长。即控制长晶的速度，并可以根据实际的需要设定生长速度，较佳的，生长速度在0.01-8cm/h之间，即控制长晶的速度，并可以根据实际的需要按照：0.01cm/h、0.5cm/h、1cm/h、1.5cm/h、2cm/h、2.5cm/h、3cm/h、3.5cm/h、4cm/h、4.5cm/h、8cm/h，即0.01-8cm/h之间的任意速度值长晶。其中，由于长晶方向与硅锭的长度方向垂直，从而使得硅锭收尾的电阻率近似相同，硅锭水平方向的电阻率均一性能够得到保证。此外，由于长晶过程在炉体内的坩埚内直接长晶形成硅锭，并且通过氩气冷却系统进行冷却，提高了长晶的效率。形成的条形硅锭的长、宽尺寸比介于6:1～13:1之间，即条形硅锭的长宽比可以为：6:1、7：1、8:1、9:1、10:1、11:1、12:1、13:1等任意介于6:1～13:1之间的比值。

D)对形成的硅锭进行退火及冷却。

步骤003、将行成的条形硅锭沿其长度方向根据需要的尺寸切割成硅芯。

具体的，根据需要的尺寸的硅芯线切割硅锭，将硅锭分割成设定成的硅芯。

在上述实施例中，本发明通过盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭，再通过多线切割得到硅芯。生产过程中，将硅料装到带有保护涂层的坩埚中。再将坩埚放置到炉内，进行抽空、检漏、加热、熔化、长晶、退火及冷却等步骤，最终设备生长出硅锭。再将硅锭按要求尺寸切割成硅芯。硅锭水平方向的电阻率均一性能够得到保证。同时，因为本方法的水平长晶方式，从液体长成硅锭的时间较单晶拉制明显缩短。大幅降低能耗，单炉能耗约降低50％，单炉运行时间缩短约20％。并且方硅锭在切割硅芯过程中，也不会有大量的边皮浪费，硅芯成品率显著提高。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种硅芯的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

将硅料装入条形坩埚中；

将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热，待硅料熔化后，按设定的工艺要求，在竖直方向形成温度梯度，使熔化的硅料沿竖直方向，在条形坩埚内长晶形成条形硅锭；

将行成的条形硅锭沿其长度方向根据需要的尺寸切割成硅芯。

2.如权利要求1所述的硅芯的生产方法，其特征在于，所述硅料的长晶方向垂直于所述条形硅锭长度方向。

3.如权利要求1所述的硅芯的生产方法，其特征在于，所述形成的条形硅锭的长、宽尺寸比介于于6:1～13:1之间。

4.如权利要求1所述的硅芯的生产方法，其特征在于，所述按设定工艺要求具体为：通过工艺配方设定温度梯度的大小，控制所述熔化后的硅料的长晶速度以设定速度生长。

5.如权利要求1所述的硅芯的生产方法，其特征在于，所述形成的温度梯度具体为竖直方向的温度梯度，且在竖直方向的上方温度高，下方温度低。

6.如权利要求1所述的硅芯的生产方法，其特征在于，所述将盛放硅料的条形坩埚放入到炉体内进行加热具体为：通过设置在炉体的顶部的直线加热器对硅料加热使其熔化。