[发明专利]一种提高单晶硅棒利用率的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种提高单晶硅棒利用率的加工方法。

背景技术

单晶硅作为一种半导体材料，主要用于光伏和半导体领域。目前应用于单晶硅实际生产的技术有两种：直拉法和区熔法。两种方法的单晶硅制造过程中，硅晶体都是在生长室内生长，生长室内有加热和保温装置，生长室内以惰性气体氩气作为保护气体，两种方法都包含了缩颈、放肩、等径和收尾过程。

在半导体单晶硅生产中常加入一定量的掺杂剂以满足对其电性能的要求，常见的掺杂剂有：硼、磷、砷和锑。由于晶体凝固过程中存在杂质分凝现象，晶棒越靠后，其掺杂剂浓度越高，电阻率就越低，造成单晶轴向电阻率的不均匀性，尤其是分凝系数小的掺杂剂(如磷、砷)，其单晶轴向电阻率均匀性要更差。如果客户对于电阻率要求范围较窄，一炉单晶拉到最后就会有部分电阻率脱档而不能够满足客户要求。

一根单晶硅棒由放肩部分、等径部分和收尾部分组成，肩部和尾部在切割机上切除作废料处理，等径部分在滚磨机床上进行滚圆加工成目标直径的晶锭。由于单晶生长的异常，偶尔会出现等径部分单晶段直径偏小，滚圆加工无法达到目标直径，如加工成更小尺寸的晶锭既需要很大的加工量又浪费原料，所以一般以废单晶入库作其他用途。

这样一来，一根单晶硅棒会存在肩部、尾部和不合格部分(包括电阻率脱档和直径不足)这三种材料浪费，其中肩部和尾部是每根单晶硅棒都有的。如今市场竞争日益激烈，对生产成本的控制尤为关键，而且多晶原料又比较昂贵，因此，如何将这些废单晶重新有效地利用起来以提高多晶原料的利用率是各单晶厂家非常注重的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种将硅棒尾部、直径不足和电阻率脱档部分单晶加工成能够满足客户要求的其他规格晶锭的加工方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高单晶硅棒利用率的加工方法；包括如下的步骤：首先、切取单晶硅棒中多余的单晶；其次、将切取的单晶通过加工后形成合格的圆形晶锭或者合格的方形晶锭。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的改进：通过掏棒机进行圆形晶锭的加工。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述圆形晶锭的加工步骤如下：首先、将所切取的单晶固定在掏棒机上，使单晶垂直于固定台；其次、设定所要掏取的晶棒直径，选取对应尺寸的钻头，使钻头轴心与单晶轴心保持一致，并进行钻取；最后、将钻取的晶棒在滚磨机床上进行滚圆加工，形成合格的圆形晶锭。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述钻取步骤中，钻取方向与单晶轴保持平行，根据不同晶棒尺寸设定钻取速率。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：通过开方机进行方形晶锭的加工。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述方形晶锭的加工步骤如下：首先、将所切取的单晶固定在开方机上，使单晶垂直于固定台；其次、设定所要开方的晶锭尺寸以及方边晶向，将固定单晶进行对称开方；最后、再将开方后的晶锭进行磨削加工，最终形成合格的方形晶锭。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述开方步骤中所切取的单晶切割对称中心与单晶轴心保持一致，切割方向与单晶轴保持平行。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述多余的单晶为单晶硅棒的锥形尾部单晶、直径不足或电阻率脱档部分的单晶；该锥形尾部单晶、直径不足或电阻率脱档部分的单晶通过切割机切取，切面垂直于单晶晶向轴。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述的单晶硅棒直径为3英寸～12英寸，晶锭的直径为2英寸～8英寸。

作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：钻头钻取速率为1mm/min～7.5mm/min。

本发明设计的方法，能够将一根单晶硅棒的不合格单晶重新有效地利用起来，只要控制好掏棒过程，最终形成的圆形硅片可作为合格产品用于半导体领域，同样控制好开方过程，最终形成的方形硅片可作为合格产品用于光伏领域。此方法不仅能够提高多晶原料的利用率，降低生产成本，而且步骤简单，加工难度低，浪费小，易于控制。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的实施例1中的单晶硅棒尾部掏棒流程简图(图中标注包括尾部第一部分Ⅰ1，尾部第二部分Ⅰ2和掏取的晶棒Ⅰ3)；