[发明专利]N型直拉单晶硅的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及单晶硅的制造技术，尤其涉及一种N型直拉单晶硅的制备方法。

背景技术

目前，制作单晶硅的最主要的方法为直拉法（CZ法），直拉单晶硅生产过程主要包括投料、抽空、熔料、稳定化、引晶、放肩、等径、收尾、冷却。单晶硅棒是直拉单晶硅方法形成的终端产品。单晶硅棒如图1所示，包括肩部01、等径部分02、尾部03，其中，等径部分头部021紧挨肩部01，约肩部01以下200mm之内。单晶棒的肩部01和尾部03在使用时将其切除，能够使用的单晶硅棒的部分为等径部分02。

目前，依据石英坩埚尺寸的不同，生产8寸N型直拉单晶硅的投料量一般为120kg或150kg。采用常规投料量时，等径部分02重量占总投料量的比例一般为90%~92%，所占的重量比较低。单位重量硅棒成本较高。且常规投料量较小，限制了单晶炉的产能，在总产能要求一定的前提下，将需要购置更多的单晶炉，导致设备成本增加。为了降低单晶硅生产成本，增加投料量是最重要的方法之一。使用相同数量的石英坩埚，投料量越大，单位重量的硅单晶成本越低。

然而，如果在现有的直拉法制备硅单晶的方法的条件下，增加投料量（一般情况下，增加的投料量在常规投料量的基础上不大于50kg），坩埚内的熔体高度会增加，制备出的硅单晶棒的等径部分头部021存在较多的晶体缺陷，如漩涡缺陷、氧化诱生层错等。这是由于石英坩埚内熔体高度较高，熔体的热对流较强（热对流通常与熔体高度3次方成正比），较强的热对流会增加熔体对氧的输送能力且造成长晶界面（固液交界面）的温度稳定性变差，进而导致单晶硅棒等径部分头部021的氧含量增加、少子寿命降低。单晶硅棒中少子寿命不满足要求的部分如等径部分头部021将被去除，因而，在现有工艺条件下，增加投料量不但没有降低成本，反而造成极大的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种N型直拉单晶硅的工艺方法，以解决现有技术中增加投料量后导致等径部分头部氧含量增加、少子寿命缩短的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种N型直拉单晶硅的制备方法，等径过程包括等径初期，采用的工艺条件包括，在所述等径初期的平均拉速为1.2~1.6mm/min。

进一步地，采用的工艺条件还包括，所述等径过程中的晶转为8~12rpm。

进一步地，采用的工艺条件还包括，所述等径过程中的埚转为5~8rpm。

进一步地，采用的工艺条件还包括，所述等径过程中的氩气流量为40~70L/min。

进一步地，采用的工艺条件还包括，所述等径过程中的氩气的压力为15~20torr。

与现有技术相比，本发明提供的N型直拉单晶硅的工艺方法，将单晶硅棒等径初期的平均拉速提高到1.2~1.6mm/min，这样，当投料量增加时，有效降低了单晶硅棒等径部分头部的氧含量，提高了少子寿命，从而提高了单晶硅棒的利用率，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为直拉单晶硅工艺生长的单晶硅棒的示意图；

图2是本发明实施例中等径初期拉速对氧含量影响示意图；

图3是本发明实施例中等径初期拉速对少子寿命影响示意图；

图4是本发明实施例中等径初期拉速对低效片影响示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

相关术语解释：

直拉单晶硅：一种生长单晶硅的生长技术，不同的导电类型单晶硅需掺入不同元素，例如，掺入硼（B）为P型单晶硅，掺入磷（P）为N型单晶硅。

投料：是指将多晶硅料投入石英坩埚的过程，可以一次完成也可以通过特定设备分几次完成。（太阳能级石英坩埚外径通常为22寸或24寸，投料量一般为120kg或150kg）

氧含量/少子寿命：表征单晶硅内在品质的技术参数（在光伏领域，通常氧含量越低越好，少子寿命越高越好）。