[发明专利]一种类单晶硅铸锭用籽晶的粘连拼接方法及铸锭用坩埚

说明书

技术领域

本发明涉及硅晶体制造领域，尤其涉及一种类单晶硅铸锭用籽晶的粘连拼接方法及铸锭用坩埚。

背景技术

目前类硅单晶的常用制造方法为定向凝固法，该方法在平底坩埚底部铺设籽晶，籽晶紧密拼接形成籽晶层；然后将硅料装载到籽晶层上；在定向凝固铸锭炉里通过熔接控制，让熔融硅料在底部铺垫籽晶上引晶成核生长，获得与籽晶相似或一样的晶粒。

采用上述方法生长类单晶，主要缺点包括：

籽晶是采用机械切割获得，所以表面会存在损伤层或晶体悬挂键，在类单晶引晶过程中，籽晶的表面缺陷很容易导致位错的产生，位错不断繁殖发展，影响后续晶体质量；

籽晶层多块类单晶籽晶采用物理拼接铺设而成，难以保证籽晶和籽晶拼接处没有缝隙；在化料过程中，籽晶上部先化完的硅液，会沿着缝隙流下，甚至进入籽晶底部；而硅液在缝隙中往下流动时，冷却速度比较快，所以很容易在缝隙中产生位错缺陷和多晶；这些缝隙中的位错或多晶在引晶过程中容易将其引晶上去，导致后续阶段在侧部和籽晶缝隙中产生多晶区域和位错缺陷，多晶和位错影响类单晶硅片的制绒效果及转换效率，从而影响类单晶硅锭的质量。

因此，如何避免或减少籽晶拼接缝隙处多晶和位错缺陷的产生，是获得缺陷少、转换效率高的类单晶硅的关键。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种类单晶硅铸锭用籽晶的粘连拼接方法，所述拼接方法中将籽晶待拼接面表面涂覆无机粘结剂，然后所述籽晶与籽晶通过无机粘结剂实现两两粘连拼接；该方法用于定向凝固法类单晶硅铸锭的籽晶层铺设，可以有效避免类单晶硅制造过程中籽晶拼接缝隙处多晶和位错缺陷的产生，有利于获得缺陷少、转换效率高的类单晶硅锭，获得全单晶硅片的比例大幅提高；本发明还提供了一种设置有籽晶层的铸锭用坩埚，适用于高质量类单晶硅的大规模生产。

第一方面，本发明提供的一种类单晶硅铸锭用籽晶的粘连拼接方法，用于定向凝固法类单晶硅铸锭，包括以下步骤：

(1)提供籽晶，所述籽晶包括至少两个相邻的待拼接面；

(2)在所述籽晶的待拼接面表面涂覆无机粘接剂，将涂覆有所述无机粘结剂的待拼接面对位拼接，所述无机粘结剂将相邻的所述籽晶粘连拼接在一起，覆盖在坩埚底部形成籽晶层。

所述籽晶层由籽晶拼接铺设形成，所述籽晶包括至少两个相邻的待拼接面，所述籽晶要与其他籽晶拼接的侧面为待拼接面，不包括与坩埚侧壁接触的侧面，所以每个籽晶中待拼接面的数量与籽晶的形状以及该籽晶预置于籽晶层(坩埚底部)的位置有关。

优选地，步骤(1)中所述籽晶为开方后的多晶硅小方锭经截断制成的多晶硅块或开方后的单晶硅棒经截断制成的单晶硅块，其厚度为5～30mm。

优选地，步骤(1)中所述籽晶为(100)晶向的单晶硅块或是以(100)为主要晶向的多晶硅块。

所述籽晶的形状不限，要求底面形状规则，上表面可以平整也可以凹凸不平。

优选地，步骤(1)中所述籽晶的待拼接面呈平面或曲面。所述籽晶的待拼接面形状不限，只要两两拼接的籽晶具有相对应的拼接面即可。

优选地，所述籽晶为四棱柱。

更优选地，所述籽晶为正四棱柱或直四棱柱。

优选地，所述籽晶按照步骤(2)所述的方法在坩埚底部粘连拼接，直至铺设覆盖整个坩埚的底部区域，形成籽晶层。

所述籽晶层的上表面可以平整也可以凹凸不平；优选地，所述籽晶层的上表面为中间凸出，两边下凹的形态。

优选地，步骤(2)还包括在所述坩埚底部或者籽晶底部涂覆无机粘结剂，所述无机粘结剂将所述籽晶与坩埚底部粘连。

在所述坩埚底部或者籽晶底部涂覆无机粘结剂，可以将籽晶层紧密的粘接在坩埚底部，使籽晶层的稳定性增强，有效避免加热过程中由于籽晶缝隙处无机粘结剂的熔融引起籽晶的滑动而导致的位错缺陷，从而有利于类单晶硅锭质量的提高。

优选地，步骤(2)中所述待拼接面在涂覆无机粘结剂前先采用硅腐蚀液进行腐蚀处理，所述硅腐蚀液为酸腐蚀液或碱腐蚀液。

所述籽晶在机械加工过程中，表面形成损伤层，所述损伤层的主要损伤形式有微裂纹和位错等。腐蚀处理的目的是去除损伤层，防止损伤层中的缺陷引晶上去，对类单晶铸锭的质量造成不良影响。