[发明专利]N型直拉硅单晶的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅的制造技术，更具体地说，涉及一种N型直拉硅单晶的工艺方法。

背景技术

光伏行业中，光伏电池是基于半导体材料制作的发电系统的基本单元，而单晶硅是光伏电池非常重要的一种基材。

目前，制作硅单晶的最主要的方法为直拉法(CZ法)制备硅单晶(直拉硅单晶)，直拉硅单晶的方法是以一块具有所需要晶向的单晶硅作为籽晶，将熔化了的半导体级硅液在籽晶上生长硅单晶的，生长的硅单晶就像是籽晶的复制品，具有和籽晶相同的晶向，硅单晶棒是直拉硅单晶方法形成的终端产品。

直拉硅单晶是在直拉单晶炉中进行的，单晶炉中主要有热场系统、石英坩埚以及单晶拉伸和转动机械，石英坩埚装有需要熔化的硅石，还有少量的掺杂物质使其生成N型或P型硅单晶，在拉晶过程中籽晶/硅晶体以及石英坩埚各自旋转，通过化料、引晶、放肩、等径、收尾和冷却等过程形成硅单晶，在形成过程中，如何选取埚转(坩埚转速)、晶转(硅晶体转速)、氩气流量及炉内压力等工艺参数，将影响硅单晶棒的品质。

如图1所示，直拉硅单晶工艺生长的硅单晶棒包括肩部101、等径部分102和尾部104，去除肩部101和尾部104，圆柱的等径部分102则为可利用的部分，紧挨着肩部101的等径部分102为头部103。目前，主流产品是8英寸直拉硅单晶棒，如何提高硅单晶棒，尤其是N型硅单晶棒的头部品质是其中一个研究重点。

对于目前8英寸的直拉硅单晶的工艺，使用的工艺参数较为简单，具有普遍性，通常地，埚转偏高，晶转偏低，例如埚转通常在8-10rpm之间选择，晶转通常也在8-10rpm之间选择，这样生长出的硅单晶棒，尤其是N型硅单晶棒，其头部品质不高，例如缺陷较多、含氧量较高，不能符合光伏电池对基材的内在参数要求，就需要去除硅单晶棒头部不能利用的部分，这会降低硅单晶棒的利用率，增加生产成本。

发明内容

本发明实施例提供一种N型直拉硅单晶的工艺方法，提高头部品质，从而提高硅单晶棒的利用率。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

一种直拉硅单晶的工艺方法，在等径初期，采用的工艺条件包括：埚转为6-7rpm。

可选地，采用的工艺条件还包括：晶转为12-13rpm。

可选地，采用的工艺条件还包括：氩气流量为60-70slpm，炉内压力为14-16torr。

可选地，采用的工艺条件还包括：头部拉速为1.0-1.2mm/min。

可选地，在等径初期之前，放肩过程中形成的肩部高度为70-100mm，肩部夹角为34°-47°。

可选地，所述等径初期为等径开始至100mm的阶段。

此外，本发明还提供了一种N型直拉硅单晶的工艺方法，在放肩过程中形成的肩部高度为70-100mm、肩部夹角为34°-47°；在等径初期，采用的工艺条件包括：

头部拉速为1.0-1.2mm/min；

氩气流量为60-70slpm、炉内压力为14-16torr；

埚转为6-7rpm、晶转为12-13rpm。

可选地，所述等径初期为等径开始至100mm的阶段。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例的直拉单晶硅的工艺方法，通过控制该工艺等径初期过程中的埚转，有效地降低了生长的硅单晶棒的头部氧含量，提高了其头部的品质，从而提高硅单晶棒的利用率，节约了成本。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为直拉硅单晶工艺生长的硅单晶棒的示意图；

图2为直拉硅单晶工艺生长的硅单晶棒的肩部的剖视图；

图3为本发明实施例一中工艺条件下同普通工艺条件下的中心体寿命的实验数据对比示意图；

图4为本发明实施例二中工艺条件下同普通工艺条件下的头部氧含量的实验数据对比示意图；

图5、图6分别为普通放肩工艺条件下和本发明实施例三中工艺条件下硅单晶棒头部在显微镜下的照片；

图7、图8分别为普通放肩工艺条件下和本发明实施例三中工艺条件下硅单晶棒头部缺陷密度分布图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。