多晶硅的制作方法浅谈

　　工控摘要：多晶硅，是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。
　　
　　利用价值：从目前太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。
　　
　　1.装料
　　
　　将装有涂层的石英坩埚在热交换台上，加入硅原料，然后安装加热设备、隔热设备和炉罩，将炉内抽真空使炉内压力降至0.05-0.1mbar并保持真空。通入氩气作为保护气，使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。
　　
　　2.加热
　　
　　利用石墨加热器给炉体加热，首先使石墨部件、隔热层、硅原料等表面吸附的湿气蒸发，然后缓慢加温，使石英坩埚的温度达到1200-1300℃左右，该过程需要4-5h。
　　
　　3.化料
　　
　　通入氩气作为保护气，使炉内压力基本维持在400-600mbar左右。逐渐增加加热功率，使适应坩埚内的温度达到1500℃左右，硅原料开始熔化。熔化过程中一直保证1500℃左右，直至化料结束。该过程约要20-22h。
　　
　　4.晶体生长
　　
　　硅原料熔化结束后，降低加热功率，使适应坩埚的温度降至1420-1440℃硅熔点左右。然后石英坩埚逐渐向下移动，或者隔热装置逐渐上升，使得石英坩埚慢慢脱离加热区，与周围形成热交换;同时，冷却板通水，使熔体的温度自底部开始降低，晶体硅首先在底部形成，生长过程中固液界面始终保持与水平面平行，直至晶体生长完成，该过程约要20-22h。
　　
　　5.退火
　　
　　晶体生长完成后，由于晶体底部和上部存在较大的温度梯度，因此，晶锭中可能存在热应力，在硅片加热和电池制备过程中容易再次硅片碎裂。所以，晶体生长完成后，硅锭保持在熔点附近2-4h，使硅锭温度均匀，减少热应力。
　　
　　6.冷却
　　
　　硅锭在炉内退火后，关闭加热功率，提升隔热装置或者*下降硅锭，炉内通入大流量氩气，使硅锭温度逐渐降低至室温附近;同时，炉内气压逐渐上升，直至达到大气压，该过程约要10h。