[发明专利]晶体生长方法

说明书

本发明涉及单晶生产技术领域，具体而言，涉及晶体生长方法，其包括分段预热、熔接和引晶；其中，分段预热包括第一预热、第二预热和第三预热，其中，第一预热时籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降，第二预热时籽晶以第二预设速度朝向硅熔体的液面下降，第三预热时籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降；第一预设速度、第二预设速度、第三预设速度依次减小；熔接包括：控制熔体初始接触面与硅熔体的液面接触5‑30s后，再使籽晶下降预设高度。本发明的方法能够缓解热应力，减少籽晶表面的缺陷；而且还可以减少位错生成、并缩短位错滑移长度，降低初始熔接位置位错密度，进而便于在无位错或低位错区域进行初始引晶，以提高晶体成活率。

技术领域

本发明涉及单晶生产技术领域，具体而言，涉及晶体生长方法。

背景技术

直拉法(Czochralski，Cz法)是常用的晶体生长方法之一，该方法适用的籽晶晶向通常为100晶向，且通过将原料硅在单晶炉中加热融化，再将棒状的籽晶浸入融液中，使得融液中的硅原子沿籽晶上硅原子的排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，从而形成单晶体；具体地，单晶生长过程包括，拆清、熔料、熔接、稳温、引晶、扩肩、转肩、等径、收尾、停炉工步；其中，熔接工艺需要将籽晶下降与硅熔液接触，并在高温熔接后开始引晶工艺。

相关技术中由于单晶籽晶加工过程会存在机械应力，故会导致籽晶表面有大量缺陷产生；硅单晶籽晶接触硅熔体液面瞬间，因热冲击会导致籽晶接触位置产生大量位错，位错在100硅晶体中易沿111晶面滑移，延伸至晶体边界处停止，位错密度过高会导致晶体生长晶向发生改变，导致晶体断线，即导致晶体成活率低。

发明内容

本发明的目的在于提供晶体生长方法，该方法能够缓解热应力，减少籽晶表面的缺陷；而且该方法可以减少位错生成、并缩短位错滑移长度，降低初始熔接位置位错密度，进而便于在无位错或低位错区域进行初始引晶，以提高晶体成活率。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种晶体生长方法，包括：分段预热、熔接和引晶；其中，

分段预热包括：

第一预热：在籽晶的熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第一预设间距区间时，控制籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降；

第二预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第二预设间距区间时，控制籽晶以第二预设速度朝向硅熔体的液面下降；

第三预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第三预设间距区间时，控制籽晶以第三预设速度朝向硅熔体的液面下降；

第一预设间距区间大于第二预设间距区间，第二预设间距区间大于第三预设间距区间，第一预设速度大于第二预设速度，第二预设速度大于第三预设速度；

熔接包括：控制熔体初始接触面与硅熔体的液面接触5-30s后，再使籽晶下降预设高度。

在可选的实施方式中，籽晶包括相互连接的籽晶本体和籽晶头，籽晶头呈圆台状，且籽晶头的第一端的直径D大于籽晶头的第二端的直径d，第一端与籽晶本体连接，第二端的端面为熔体初始接触面；

预设高度大于第一端的直径D的1倍、且小于第一端的直径D的2倍。

在可选的实施方式中，控制籽晶下降预设高度的速度＜2500mm/h。

在可选的实施方式中，籽晶头的长度L大于第一端的直径D，且长度L=（D-d)/2tanα；其中，α为籽晶头的侧壁和籽晶本体的长度延伸方向形成的夹角的角度。

在可选的实施方式中，第二端的直径d大于8mm。

在可选的实施方式中，第二端的直径d为8.1-10mm。