[發明專利]一種連續加料的單晶硅生長工藝

在審

• 申請號: 201410733252.5
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104499048A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 金雪松
• 申請（專利權）人: 海安縣石油科研儀器有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及硅單晶制備技術領域，具體涉及一種連續加料的單晶硅生長工藝。

背景技術

作為最理想的可再生能源，太陽能具有“取之不盡，用之不竭”的特點，而利用太陽能發電具有環保等優點，而且不必考慮其安全性問題。據統計，?2007年全國一次能源消耗26.5億噸標煤，而我國地表每年吸收太陽能達17000億噸煤。我國有158完平方公里荒漠，假如太陽能利用率達到10%，即荒漠區10%土地上的太陽能轉化，就可以滿足全國2007年的能源需求。歐洲聯盟國家在2010年太陽能光電轉換的電力占所有總電力的1.5％。我國十二五計劃表示到要達到?“‘十二五’末非化石能源在一次能源消費中的比重達到11.4%”這一目標，中國未來數年必將掀起太陽能等新興能源產業的投資浪潮。在能源短缺，環境保護問題日益嚴重的我國，研究低成本高效率地利用太陽能尤為重要。

近30年來，太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展，成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。而其中的太陽光伏發電是世界上節約能源、倡導綠色電力的一種主要的高新技術產業。發展光伏產業已經成為全球各國解決能源與經濟發展、環境保護之間矛盾的最佳途徑之一。目前晶體硅太陽能電池占據著光伏產業的主導地位，占世界太陽能電池市場的80％。

發明內容

本發明的目的是提供一種獲得較高氧含量、大直徑和較長的單晶硅棒的連續加料的單晶硅生長工藝。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種連續加料的N型單晶硅生長工藝，它的工藝流程包括：加料-熔化-縮頸生長-放肩生長-等徑生長-收尾-降溫，使用連續加料法在單晶硅生長的同時不斷地向所述熔化工序使用的石英坩堝內補充添加多晶硅原料，保持所述石英坩堝中有恒定的硅熔體，保持硅熔體液面不變處于穩定狀態。

進一步地，所述工藝流程具體工序包括：

a、加料：將多晶硅原料及雜質放入所述石英坩堝內；

b、熔化：所述加料完成后，長晶爐關閉并抽真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然后加熱，至溫度達到1420℃~1460℃之間，初始加熱功率為25~80kw，加熱時間180~390min；熔化硅料時加熱溫度為70~105kw，加熱時間60~180min；

c、縮頸生長：當硅熔體的溫度穩定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，待其熔化至固液態共存時，然后將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4-6mm，其中，所述籽晶旋轉速度為2.5~10r/min，所述石英坩堝旋轉方向與所述籽晶相反，轉速為1~5r/min；

d、放肩生長：長完細頸之后，降低溫度與拉速，使得晶體逐步增大直徑，達到預定值；

e、等徑生長：長完細頸和肩部之后，通過控制拉速和熔體溫度，以達到晶體直徑恒定，所述晶體旋轉速度為2.5~20r/min，所述石英坩堝旋轉方向與所述晶體相反，轉速為1.3~10r/min；

f、二次加料：向所述工序a所述的石英坩堝內補充添加多晶硅原料；

g、收尾、降溫：接著所述工序e繼續調整轉速收尾，待單晶棒與熔體分離后快速冷卻降溫。

進一步地，所述連續加料法為液態連續加料法或固態連續加料法。

進一步地，所述N型單晶硅的摻雜劑為磷。

本發明具有以下有益效果：本發明是讓單晶硅生長的同時不斷地向石英坩堝內補充添加多晶硅原料，以此來保持石英坩堝中有恒定的硅熔體，致使硅熔體液面不變而處于穩定狀態，減少電阻率的軸向偏析現象，并可以生長出較長的單晶棒以增加產量，提高了生產效率。

具體實施方式

實施例1：

a、加料：將多晶硅原料及雜質放入所述石英坩堝內；

b、熔化：所述加料完成后，長晶爐關閉并抽真空后充入高純氬氣使之維持一定壓力范圍內，然后加熱，至溫度達到1420℃，初始加熱功率為25kw，加熱時間180min；熔化硅料時加熱溫度為70kw，加熱時間60min；

c、縮頸生長：當硅熔體的溫度穩定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，待其熔化至固液態共存時，然后將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4mm，其中，所述籽晶旋轉速度為2.5r/min，所述石英坩堝旋轉方向與所述籽晶相反，轉速為1r/min

d、放肩生長：長完細頸之后，降低溫度與拉速，使得晶體逐步增大直徑，達到預定值；

e、等徑生長：長完細頸和肩部之后，通過控制拉速和熔體溫度，以達到晶體直徑恒定，所述晶體旋轉速度為2.5r/min，所述石英坩堝旋轉方向與所述晶體相反，轉速為1.3r/min；