[发明专利]能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产方法及装置

说明书

本发明提供一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产方法及装置，属于单晶硅生产技术领域。生产时，单晶硅原料化料后，增加降氧处理过程，对硅熔汤进行搅拌的同时，提高氩气流量至化料结束后氩气流量的1.5倍～3倍，和/或提高拉晶炉的炉内压力为化料结束后炉内压力的1.5倍～3倍，实践结果表明，采用上述手段能够有效地降低单晶硅晶棒的头部氧含量约50%，有效打破了大直径单晶硅晶棒头部氧含量无法进一步降低的技术瓶颈。

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，具体涉及一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产方法及装置。

背景技术

直拉法硅单晶生长过程中，晶棒头部的氧含量往往偏高，影响晶体硅和器件的性能，降低硅太阳能电池的光电转化效率。现有技术中，降低晶棒头部氧含量的主要方式包括调节晶转和/或埚转、调节炉压、调节氩气流量、改变导流筒尺寸等。

然而，在生产8吋以上的大直径单晶硅晶棒时，导流筒尺寸一经设计定型，不易轻易做出调整。而通过调节晶转和/或埚转、调节炉压、调节氩气流量等方式仅能一定程度降低晶棒头部氧含量（例如，生产8吋单晶硅晶棒时，氧含量最优能达到20ppma左右），但达到瓶颈后，晶棒头部氧含量难以通过改变上述条件进一步降低。

现有技术中，专利号为201610727739.1的中国发明专利公开了一种用于MCZ法拉制单晶硅的降氧工艺和装置，表明生产小直径（4吋）单晶硅晶棒时，在化料完成后，通过搅拌的方式，能够有效地降低溶硅中的氧含量，降低单晶硅头部氧含量。然而，实践表明，在生产大直径单晶硅时，化料完成后对硅熔汤进行搅拌，并不能进一步降低晶棒的头部氧含量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产方法及装置，以解决现有技术中存在的大直径单晶硅晶棒拉制时，晶棒头部氧含量无法进一步降低的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产方法，包括以下步骤:

化料：将硅料熔化，得到硅熔汤；其中，化料结束后，氩气流量为a，拉晶炉的炉内压力为b，坩埚转速为c；

降氧处理：搅拌硅熔汤，同时提高氩气流量至1.5a～3a和/或提高炉内压力至1.5b～3b。

优选地，步骤“降氧处理”中，搅拌方向与坩埚旋转方向相反，且搅拌速率为1c～3c。

优选地，步骤“降氧处理”中，搅拌硅熔汤，同时提高氩气流量至2a和/或提高炉内压力至2b。

优选地，步骤“降氧处理”中，搅拌硅熔汤，同时提高氩气流量至2a，并提高炉内压力至2b。

一种能够降低头部氧含量的大直径单晶硅生产装置，包括单晶炉炉体、设置在所述单晶炉炉体上的籽晶提升旋转机构及设置在所述单晶炉炉体内的坩埚，所述籽晶提升旋转机构包括重锤及驱动所述重锤转动的旋转驱动组件，还包括搅拌器，所述搅拌器能够与所述重锤可拆卸连接，且所述搅拌器端部能够伸入所述坩埚内部。

优选地，所述搅拌器包括连接轴，所述连接轴的一端设置有连接螺纹，所述连接螺纹能够螺接于所述重锤的下端。

优选地，所述搅拌器还包括设置在所述连接轴下端的至少两个高纯石英桨叶，所述高纯石英桨叶设置为弧形面。

优选地，所述连接轴上设置有卡槽。

优选地，所述高纯石英桨叶的高度为坩埚高度的1/3～1/2。

优选地，所述高纯石英桨叶的叶展为坩埚半径的1/3～1/2。