[发明专利]一种提高直拉硅单晶生产效率的方法

权利要求书

1.一种提高直拉硅单晶生产效率的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、硅原料及掺杂剂准备：按照单晶炉用硅原料的常规制备方法，制备出生长直拉单晶硅用的硅原料，并按单晶炉用硅原料的常规清洁处理方法，对制备出的硅原料进行清洁处理；同时，根据需制作硅单晶的型号和电阻率，确定需添加掺杂剂的种类和掺杂量，并对生长直拉单晶硅用的掺杂剂进行准备；

步骤二、装料：按照单晶炉的常规装料方法，将步骤一中准备好的硅原料和掺杂剂分别装进已安装到位的石英坩埚内；同时，将事先准备好的籽晶安装在所述单晶炉内的籽晶夹头上；

步骤三、单晶炉炉内处理：采用所述单晶炉且按直拉法的常规处理工艺，依次完成合炉、抽真空、熔料、引晶、放肩、转肩和等径生长过程；

步骤四、后期处理，其后期处理过程如下：

401、关闭单晶炉的石墨热场系统：步骤三中进行等径生长过程中，当等径生长的硅单晶晶体长度达到需制作硅单晶的设定长度时，关闭单晶炉的石墨热场系统，并将所述单晶炉的加热功率降至零，之后所述石英坩埚内剩余的硅熔体表面温度逐渐降低，直至所述硅熔体的表面开始结晶；

402、结晶及晶体提离熔硅液面：所述硅熔体表面开始结晶后，对所述硅熔体表面的结晶现象进行同步观测，直至当所述硅熔体表面的结晶物与当前所生长硅单晶晶体之间的间隙为1mm～5mm时，通过所述单晶炉上所设置的籽晶旋转提升机构将当前所生长的硅单晶晶体向上提升，并使得当前所生长的硅单晶晶体与所述熔硅体的液面相脱离；

403、晶体提升及取晶：通过所述籽晶旋转提升机构将当前所生长的硅单晶晶体提升至单晶炉副炉室内；之后，关闭单晶炉副炉室与单晶炉主炉室之间的隔离阀，对单晶炉主炉室与单晶炉副炉室进行隔离；随后，按照单晶炉的常规取晶方法，自单晶炉副炉室内取出硅单晶晶体，便完成硅单晶的生产过程，获得硅单晶成品。

2.按照权利要求1所述的一种提高直拉硅单晶生产效率的方法，其特征在于：步骤三中熔料完成后，所述石英坩埚内的硅原料和掺杂剂全部熔化为硅熔体；步骤三中所述的熔料完成后且进行引晶之前，还需进行熔料后提渣，其提渣过程如下：

I、降温结晶：降低单晶炉的加热功率，并使得所述硅熔体的表面温度逐渐降低，直至所述硅熔体的表面开始结晶；

II、逐步升温并维持结晶过程连续进行，直至硅熔体表面漂浮的不溶物全部被结晶物凝结住：当所述硅熔体表面开始结晶后，再升高单晶炉的加热功率并逐渐升高所述硅熔体的表面温度；在所述硅熔体的表面温度逐渐升高过程中，对所述硅熔体表面的结晶现象进行同步观测，当观测到所述硅熔体表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔体表面的结晶物凝结住时，通过所述单晶炉上所设置的籽晶旋转提升机构将所述籽晶下降至与所述结晶物接触，且待所述籽晶与所述结晶物熔接后，通过所述籽晶旋转提升机构将凝结有不溶物的结晶物提升至单晶炉副炉室内；之后，关闭所述隔离阀，对单晶炉主炉室与单晶炉副炉室进行隔离；

III、清渣：按照单晶炉的常规取晶方法，自单晶炉副炉室内取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的结晶物，则完成熔料后的提渣过程；

IV、更换籽晶：对步骤III中自单晶炉副炉室内取出的籽晶进行更换；

步骤IV中更换完籽晶后，合上单晶炉的炉盖并打开所述隔离阀；随后，利用更换后的籽晶且按直拉法的常规处理工艺，依次完成引晶、放肩、转肩和等径生长过程。

3.按照权利要求1或2所述的一种提高直拉硅单晶生产效率的方法，其特征在于：步骤403中所述硅单晶成品为太阳能级硅单晶，步骤三中进行引肩和放肩时，按照直拉硅单晶的常规引肩与放肩方法，完成需制作硅单晶的引肩与放肩过程；放肩结束后进行转肩时，以3mm/min±0.3mm/min的拉速进行转肩；转肩结束后，以1.0mm/min±0.1mm/min的拉速等径生长50mm±5mm；之后，再按直拉硅单晶的常规等径方法，完成需制作硅单晶的后续等径生长过程。

4.按照权利要求2所述的一种提高直拉硅单晶生产效率的方法，其特征在于：步骤IV中更换之前所述籽晶夹头上所装的籽晶为进行熔料后提渣处理的提渣籽晶，所述提渣籽晶为制作完成后未曾使用的新籽晶或者使用过的旧籽晶；步骤IV中更换后的籽晶为制作完成后未曾使用的新籽晶。