[發明專利]一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法

在審

• 申請號: 202310261535.3
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116334743A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 馬建強;徐志群;高彬彬;汪奇;馬騰飛
• 申請（專利權）人: 青海高景太陽能科技有限公司;高景太陽能股份有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06;C30B15/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 伍健斌

本發明公開了一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法，包括以下步驟：根據生產環境和所需拉制的晶棒尺寸設定起始參數，起始參數包括堝轉、晶轉、氬氣流量、爐壓和拉速；隨著晶棒生長長度逐漸增加，逐步提高堝轉和拉速，逐步降低晶轉，維持氬氣流量和爐壓不變；晶棒生長長度繼續增加至第一長度，達到第一長度時硅熔料內的鎵濃度增高、晶棒尾部電阻率衰減加快，此時隨著晶棒繼續生長逐步降低堝轉、拉速、氬氣流量和爐壓，逐步提高晶轉；晶棒生長至第二長度時開始收尾，達到第二長度時，硅熔料的余量小于初始的一半。通過以上方法生長的摻鎵晶棒尾部電阻率更均勻，單位生長長度更長，同時節約原材料消耗量。

技術領域

本申請涉及單晶硅生產領域，尤其涉及一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法。

背景技術

在太陽能利用領域，單晶硅是用于制作光伏太陽能電池的重要半導體材料，需要將生產的單晶硅棒切片后作為制作電池的基本材料，隨著行業的不斷發展，大尺寸單晶硅片因面積大、轉換效率高等優點逐漸成為生產原材料的主流，對于大尺寸單晶片的需求也越來越大。目前生產單晶硅棒的主要方法是直拉法，將硅原料經熔料-加料-調溫-引晶-放肩-轉肩-等徑-收尾等工序進行生產，其中等徑是整個單晶硅棒生長生產最重要也是用時最長的工序，等徑工序能夠生產的有效長度直接影響晶棒的成品率和單產，一般情況下等徑工序能夠生產的有效長度取決于單晶硅棒尾部的電阻率的分布，單晶硅棒尾部的徑向電阻率越均勻，整根單晶硅棒可以生產越長的有效長度，而決定單晶硅棒電阻率的主要是硅熔料中的鎵濃度，一般需要通過控制等徑時堝轉、晶轉、氬氣流量、爐壓和拉速等參數來控制鎵進入單晶硅棒，從而控制晶棒的尾部電阻率。

相比于傳統技術在晶棒中摻硼，在晶棒中摻鎵可以減小摻硼帶來的較高的光衰減率的影響，但鎵在硅熔料中分凝系數很小，現有技術生產的晶棒尾部的電阻率較高，尾部的邊緣電阻率和中心電阻率的偏差較大，尾部的徑向電阻率不均勻，晶棒的有效長度因此達不到要求長度被迫轉下一步收尾工序，單晶硅棒的單產較低影響整體產能。針對以上問題，需要一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法，來提升晶棒尾部徑向電阻率的均勻性，提升單次晶棒生產的有效長度，提高生產效率和產能，并且降低原材料用量及生產能耗。

發明內容

本發明提供了一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法，其主要目的是解決現有技術生產的單晶硅棒尾部電阻率不夠均勻，造成生產時被迫提前收尾，降低單產并影響整體的產能。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

本申請實施例提供一種拉制大尺寸單晶硅棒的方法，包括以下步驟：

S1、根據生產環境和所需拉制的晶棒尺寸設定起始參數，所述起始參數包括堝轉、晶轉、氬氣流量、爐壓和拉速；

S2、隨著晶棒生長長度逐漸增加，逐步提高堝轉和拉速，逐步降低晶轉，維持氬氣流量和爐壓不變；

S3、晶棒生長長度繼續增加至第一長度，達到所述第一長度時硅熔料內的鎵濃度增高、晶棒尾部電阻率衰減加快，此時隨著晶棒繼續生長逐步降低堝轉、拉速、氬氣流量和爐壓，逐步提高晶轉；

S4、晶棒生長至第二長度時開始收尾，達到所述第二長度時，所述硅熔料的余量小于初始的一半。

優選的，在步驟S2中，逐步提高堝轉并降低晶轉，使硅熔料的強迫對流相對于自然對流逐步增強。

優選的，在步驟S3中，逐步降低堝轉并提高晶轉，使硅熔料的強迫對流相對于自然對流逐步減弱。

優選的，在步驟S1中，所述起始參數包括堝轉為5rpm，晶轉為9rpm，氬氣流量為90Slpm，爐壓為13Torr，拉速為78mm/hr。

優選的，在步驟S2中，當晶棒生長長度在800-2500mm時，拉速達到最高的98mm/hr并維持不變，堝轉達到最高的8rpm并維持不變，晶轉達到最低的7rpm并維持不變。