[发明专利]一种用于铸锭单晶的籽晶制备方法及其铺设方法

权利要求书

1.一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，具体包括如下步骤：

（a）籽晶放置：将加工好的籽晶放入铸锭单晶专用的坩埚底部的籽晶槽内，放置时确保籽晶底部与坩埚底部无缝接触；

（b）装料：装入多晶硅前，用硅片盖住籽晶，勿使多晶硅料与籽晶发生撞击，以免损伤籽晶表面，导致籽晶内部产生位错；

（c）熔料：装料完成后开炉，进入熔料阶段时，注意坩埚顶部和底部的温度，要使得坩埚内的硅液内部保持向上的正向的垂直温度梯度；

（d）籽晶熔接：熔料接近结束时，坩埚底部的温度要始终保持在低于熔点的合适温度区间内，籽晶就能够与硅熔体产生正常的熔接，为下一步的晶体生长的筑基阶段做好准备；

（e）筑基：籽晶熔接完成后，首先底部缓慢降温，使得籽晶先进行横向生长，即从籽晶的四个侧面向外进行生长，当晶体横向长满整个坩埚底部达到四面的坩埚壁时，筑基阶段完成；

（f）晶体垂直生长：随后晶体开始向上的垂直生长，直到晶体长到距顶部还有20~50mm时，准备进入收尾阶段；

（g）收尾：保持顶部的正向温度梯度，以确保顶部硅液不会发生先行凝固成壳的情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，在步骤（d）中，坩埚底部的温度要始终保持在低于熔点的合适温度区间内，以保证硅料熔化时能够同时满足以下三个条件：1）多晶硅料大部分熔化，2）籽晶顶部全部熔化，3）籽晶底部没有发生熔穿现象，当这三个条件能够同时满足时，籽晶就能够与硅熔体产生正常的熔接。

3.根据权利要求1所述的一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，在步骤（e）中，籽晶在生长时，采用单籽晶方式，籽晶安放在底部中央有凹槽的坩埚中，且凹槽的平面尺寸与籽晶相同，确保籽晶在生产时顶部能够熔化且底部不会被熔穿，坩埚的底部向外设有一个向上的斜度；在这个阶段，籽晶沿坩埚底部的斜坡面由中央向边缘生长，生长过程中由于晶体的垂直高度很小，晶体呈薄片状生长；籽晶中的原生位错只能沿位错滑移面延伸，由于该位错滑移面与晶体的生长方向有一个夹角，因此位错中至少一半将向下延伸到坩埚底部表面而结束。

4.根据权利要求3所述的一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，在步骤（e）中，籽晶生长具体为：在配合恰当的坩埚和温度场进行生长，先控制晶体从籽晶开始沿四周进行横向生长；所谓恰当的坩埚和温度场是指，在保持硅液内正向垂直温度梯度的同时，从籽晶开始到坩埚边缘也形成一个正向的水平温度梯度。

5.根据权利要求4所述的一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，在步骤（e）中，籽晶在水平生长时，由于籽晶四周的四个侧面是正面籽晶主生长方向的等同晶向所对应的晶面，因而位错滑移面与生长方向有一个夹角；由于这样的位错滑移面有八个等同晶面，在晶体向四周生长时，其中四个向上延伸，四个向下延伸，而四个向下延伸的位错滑移面将会延伸到坩埚底部而终止；这样当从籽晶生长出的单晶向四面生长长满坩埚底部后，调整温度场使晶体开始向上垂直生长时，底部单晶的位错已经减少了一半以上。

6.根据权利要求3所述的一种用于铸锭单晶的籽晶铺设方法，其特征是，在步骤（f）中，在这个阶段，在坩埚中央的籽晶上方，生长的晶体位错密度与籽晶相同，但在中央籽晶的四周，从坩埚底部新长出的晶体，此时也开始向上生长晶体，这些区域的新生长的单晶中，位错的密度与中央的籽晶生长出来的晶体的位错要少，故而最终的晶体中，总体位错密度将小于籽晶的位错密度。