[發(fā)明專利]能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110688408.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN113417003A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊冉;王黎光;張興茂;閆龍;李小紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧夏中欣晶圓半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): C30B15/00
• 分類號(hào): C30B15/00;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 寧夏三源鑫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 64105
• 代理人: 孫彥虎

本發(fā)明提供一種能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)方法及裝置，屬于單晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。生產(chǎn)時(shí)，單晶硅原料化料后，增加降氧處理過程，對(duì)硅熔湯進(jìn)行攪拌的同時(shí)，提高氬氣流量至化料結(jié)束后氬氣流量的1.5倍～3倍，和/或提高拉晶爐的爐內(nèi)壓力為化料結(jié)束后爐內(nèi)壓力的1.5倍～3倍，實(shí)踐結(jié)果表明，采用上述手段能夠有效地降低單晶硅晶棒的頭部氧含量約50%，有效打破了大直徑單晶硅晶棒頭部氧含量無法進(jìn)一步降低的技術(shù)瓶頸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于單晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)方法及裝置。

背景技術(shù)

直拉法硅單晶生長(zhǎng)過程中，晶棒頭部的氧含量往往偏高，影響晶體硅和器件的性能，降低硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。現(xiàn)有技術(shù)中，降低晶棒頭部氧含量的主要方式包括調(diào)節(jié)晶轉(zhuǎn)和/或堝轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)爐壓、調(diào)節(jié)氬氣流量、改變導(dǎo)流筒尺寸等。

然而，在生產(chǎn)8吋以上的大直徑單晶硅晶棒時(shí)，導(dǎo)流筒尺寸一經(jīng)設(shè)計(jì)定型，不易輕易做出調(diào)整。而通過調(diào)節(jié)晶轉(zhuǎn)和/或堝轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)爐壓、調(diào)節(jié)氬氣流量等方式僅能一定程度降低晶棒頭部氧含量（例如，生產(chǎn)8吋單晶硅晶棒時(shí)，氧含量最優(yōu)能達(dá)到20ppma左右），但達(dá)到瓶頸后，晶棒頭部氧含量難以通過改變上述條件進(jìn)一步降低。

現(xiàn)有技術(shù)中，專利號(hào)為201610727739.1的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種用于MCZ法拉制單晶硅的降氧工藝和裝置，表明生產(chǎn)小直徑（4吋）單晶硅晶棒時(shí)，在化料完成后，通過攪拌的方式，能夠有效地降低溶硅中的氧含量，降低單晶硅頭部氧含量。然而，實(shí)踐表明，在生產(chǎn)大直徑單晶硅時(shí)，化料完成后對(duì)硅熔湯進(jìn)行攪拌，并不能進(jìn)一步降低晶棒的頭部氧含量。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的大直徑單晶硅晶棒拉制時(shí)，晶棒頭部氧含量無法進(jìn)一步降低的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)方法，包括以下步驟:

化料：將硅料熔化，得到硅熔湯；其中，化料結(jié)束后，氬氣流量為a，拉晶爐的爐內(nèi)壓力為b，坩堝轉(zhuǎn)速為c；

降氧處理：攪拌硅熔湯，同時(shí)提高氬氣流量至1.5a～3a和/或提高爐內(nèi)壓力至1.5b～3b。

優(yōu)選地，步驟“降氧處理”中，攪拌方向與坩堝旋轉(zhuǎn)方向相反，且攪拌速率為1c～3c。

優(yōu)選地，步驟“降氧處理”中，攪拌硅熔湯，同時(shí)提高氬氣流量至2a和/或提高爐內(nèi)壓力至2b。

優(yōu)選地，步驟“降氧處理”中，攪拌硅熔湯，同時(shí)提高氬氣流量至2a，并提高爐內(nèi)壓力至2b。

一種能夠降低頭部氧含量的大直徑單晶硅生產(chǎn)裝置，包括單晶爐爐體、設(shè)置在所述單晶爐爐體上的籽晶提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及設(shè)置在所述單晶爐爐體內(nèi)的坩堝，所述籽晶提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括重錘及驅(qū)動(dòng)所述重錘轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)組件，還包括攪拌器，所述攪拌器能夠與所述重錘可拆卸連接，且所述攪拌器端部能夠伸入所述坩堝內(nèi)部。

優(yōu)選地，所述攪拌器包括連接軸，所述連接軸的一端設(shè)置有連接螺紋，所述連接螺紋能夠螺接于所述重錘的下端。

優(yōu)選地，所述攪拌器還包括設(shè)置在所述連接軸下端的至少兩個(gè)高純石英槳葉，所述高純石英槳葉設(shè)置為弧形面。

優(yōu)選地，所述連接軸上設(shè)置有卡槽。

優(yōu)選地，所述高純石英槳葉的高度為坩堝高度的1/3～1/2。

優(yōu)選地，所述高純石英槳葉的葉展為坩堝半徑的1/3～1/2。