[發明專利]N型直拉單晶硅的制備方法

無效

• 申請號: 201210553674.5
• 申請日: 2012-12-18
• 公開（公告）號: CN103014836A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 喬松;司佳勇;周浩;唐磊;尹東坡;郭凱
• 申請（專利權）人: 英利能源（中國）有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及單晶硅的制造技術，尤其涉及一種N型直拉單晶硅的制備方法。

背景技術

目前，制作單晶硅的最主要的方法為直拉法（CZ法），直拉單晶硅生產過程主要包括投料、抽空、熔料、穩定化、引晶、放肩、等徑、收尾、冷卻。單晶硅棒是直拉單晶硅方法形成的終端產品。單晶硅棒如圖1所示，包括肩部01、等徑部分02、尾部03，其中，等徑部分頭部021緊挨肩部01，約肩部01以下200mm之內。單晶棒的肩部01和尾部03在使用時將其切除，能夠使用的單晶硅棒的部分為等徑部分02。

目前，依據石英坩堝尺寸的不同，生產8寸N型直拉單晶硅的投料量一般為120kg或150kg。采用常規投料量時，等徑部分02重量占總投料量的比例一般為90%~92%，所占的重量比較低。單位重量硅棒成本較高。且常規投料量較小，限制了單晶爐的產能，在總產能要求一定的前提下，將需要購置更多的單晶爐，導致設備成本增加。為了降低單晶硅生產成本，增加投料量是最重要的方法之一。使用相同數量的石英坩堝，投料量越大，單位重量的硅單晶成本越低。

然而，如果在現有的直拉法制備硅單晶的方法的條件下，增加投料量（一般情況下，增加的投料量在常規投料量的基礎上不大于50kg），坩堝內的熔體高度會增加，制備出的硅單晶棒的等徑部分頭部021存在較多的晶體缺陷，如漩渦缺陷、氧化誘生層錯等。這是由于石英坩堝內熔體高度較高，熔體的熱對流較強（熱對流通常與熔體高度3次方成正比），較強的熱對流會增加熔體對氧的輸送能力且造成長晶界面（固液交界面）的溫度穩定性變差，進而導致單晶硅棒等徑部分頭部021的氧含量增加、少子壽命降低。單晶硅棒中少子壽命不滿足要求的部分如等徑部分頭部021將被去除，因而，在現有工藝條件下，增加投料量不但沒有降低成本，反而造成極大的浪費。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種N型直拉單晶硅的工藝方法，以解決現有技術中增加投料量后導致等徑部分頭部氧含量增加、少子壽命縮短的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種N型直拉單晶硅的制備方法，等徑過程包括等徑初期，采用的工藝條件包括，在所述等徑初期的平均拉速為1.2~1.6mm/min。

進一步地，采用的工藝條件還包括，所述等徑過程中的晶轉為8~12rpm。

進一步地，采用的工藝條件還包括，所述等徑過程中的堝轉為5~8rpm。

進一步地，采用的工藝條件還包括，所述等徑過程中的氬氣流量為40~70L/min。

進一步地，采用的工藝條件還包括，所述等徑過程中的氬氣的壓力為15~20torr。

與現有技術相比，本發明提供的N型直拉單晶硅的工藝方法，將單晶硅棒等徑初期的平均拉速提高到1.2~1.6mm/min，這樣，當投料量增加時，有效降低了單晶硅棒等徑部分頭部的氧含量，提高了少子壽命，從而提高了單晶硅棒的利用率，降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為直拉單晶硅工藝生長的單晶硅棒的示意圖；

圖2是本發明實施例中等徑初期拉速對氧含量影響示意圖；

圖3是本發明實施例中等徑初期拉速對少子壽命影響示意圖；

圖4是本發明實施例中等徑初期拉速對低效片影響示意圖。

具體實施方式

為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。

相關術語解釋：

直拉單晶硅：一種生長單晶硅的生長技術，不同的導電類型單晶硅需摻入不同元素，例如，摻入硼（B）為P型單晶硅，摻入磷（P）為N型單晶硅。

投料：是指將多晶硅料投入石英坩堝的過程，可以一次完成也可以通過特定設備分幾次完成。（太陽能級石英坩堝外徑通常為22寸或24寸，投料量一般為120kg或150kg）

氧含量/少子壽命：表征單晶硅內在品質的技術參數（在光伏領域，通常氧含量越低越好，少子壽命越高越好）。