[发明专利]一种拉晶工艺和单晶硅

说明书

本发明公开了一种拉晶工艺和单晶硅，该拉晶工艺包括：预先设置晶体的预设直径；检测晶体的重量后，根据晶体的重量调整坩埚的埚升；检测晶体的长度后，根据晶体的长度调整水冷屏位置至等径液口距位置；检测晶体的直径后，根据晶体的直径调整提拉头的预设提升拉速；检测晶体的长度为预设长度后，调整提拉头的预设提升拉速至设定最高拉速。该拉晶工艺中坩埚按照晶体重量的改变自动给定埚升，从而保证坩埚内液体的液面相对加热器的位置不变，此时水冷屏缓慢下降至等径液口距位置，晶体的长度为预设长度后，开始缓慢提升提拉头的预设提升拉速至设定最高拉速，减缓了温度梯度形成过程中剪切应力造成的晶体头部0‑500mm的断苞现象。

技术领域

本发明涉及拉晶技术领域，更具体地，涉及一种拉晶工艺和单晶硅。

背景技术

在直拉单晶过程中，断苞是单晶拉制失败的主要问题之一，现有理论认为断苞的主要因素是由于石英坩埚中的杂质过多而导致，尤其是在转肩之后的等径初期的拉制过程中，一旦晶转转速(晶转)和埚转速度(埚转)设置不合理，就会导致熔融硅液与石英坩埚的摩擦加大，从而使石英坩埚内的杂质进入硅液中，进而容易引起断苞。在这一拉制过程中，若热场温度设置不合理，使溶体热对流加速杂质在晶体头部的聚集，容易生长出无生长条纹的晶体，也会进一步加速断苞的风险。一旦出现断苞，不仅造成生产中断，而且会造成资源的浪费，加大生产成本。现有的工艺是在水冷屏位置固定的基础下，顶升坩埚至等径液口距来提供等径的温度梯度实现高效拉晶的过程；现有工艺通过顶升坩埚形成等径的温度梯度，但该过程中整个熔体都会随着坩埚的顶升产生大幅度的温度震荡，造成弛豫时间过长的等径过程头部断苞占比高的现象。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种拉晶工艺和单晶硅，减缓温度梯度形成过程中剪切应力造成的头部0-500mm的断苞现象。

本发明提供一种拉晶工艺，包括：

预先设置晶体的预设直径；

检测所述晶体的重量后，根据所述晶体的重量调整坩埚的埚升；

检测所述晶体的长度后，根据所述晶体的长度调整水冷屏位置至等径液口距位置；

检测所述晶体的直径后，根据所述晶体的直径调整提拉头的预设提升拉速；

检测所述晶体的长度为预设长度后，调整所述提拉头的所述预设提升拉速至设定最高拉速。

可选的，所述检测晶体的重量，包括：控制单晶炉的重量传感器检测所述晶体的重量。

可选的，所述根据所述晶体的重量调整坩埚的埚升，包括：所述坩埚的埚升为单位时间内所述坩埚内液体下降的高度，所述坩埚内液体的液面高度的计算公式为：M_H＝M_h0-h，其中，M_H为晶体等径长度为H时的质量；M_h0-h为坩埚内液面高度从h0下降到h时的溶液减少质量。

可选的，所述检测所述晶体的长度，包括：控制位置传感器检测所述提拉头的位移，其与所述提拉头的初始位置的差值即为所述晶体长度。

可选的，当所述晶体的长度为0-1500mm时，在所述晶体的长度增长过程中，所述水冷屏的下降速率逐渐降低；当所述晶体的长度大于1500mm时，所述水冷屏的位置不变。

可选的，所述根据所述晶体的长度调整水冷屏位置，包括：

当所述晶体的长度为0-50mm时，所述水冷屏的初始位置为20mm，所述晶体长度每增长1mm，所述水冷屏的位置下降0.1mm；

当所述晶体的长度为50-150mm时，所述晶体长度每增长1mm，所述水冷屏的位置下降0.05mm；

当所述晶体的长度为150-600mm时，所述晶体长度每增长1mm，所述水冷屏的位置下降0.013mm；