CN102628178A - 降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其应用于通过坩埚进行的直拉单晶硅的工艺流程中，在该流程中，单晶硅在旋转的坩埚中进行加热拉晶，且单晶硅在坩埚中主动旋转，所述坩埚旋转的转速N为：6r/min≤N≤10r/min。优化后，单晶硅的旋转方向与坩埚的旋转方向相反；单晶硅的转速n为：10r/min≤n≤14r/min；坩埚的内壁温度t为：1410℃≤t≤1420℃。本发明所具有的优点是：能够有效降低太阳能8寸单晶硅片的氧含量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能单晶硅制备技术领域，尤其是涉及一种降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法。
背景技术
直拉单晶硅含氧量较高，通常是1×1017～2×1018cm-3。这是因为在CZ法生长中，氧元素会从石英(SiO2)坩锅熔解进入硅熔体，熔解的氧经过对流和扩散传输到晶体-熔体界面或自由表面。熔体中多数氧在熔体自由表面蒸发，而余下的氧通过晶体-熔体界面的分凝而掺入晶体内，所以氧杂质的掺入是不可避免的。而氧含量偏高会出现晶棒氧施主效应(即：间隙氧)以及会形成复合中心，影响电池片少子寿命，从而导致电池片转换率下降。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，它具有能够有效降低太阳能8寸单晶硅片的氧含量的特点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其应用于通过坩埚进行的直拉单晶硅的工艺流程中，在该流程中，单晶硅在旋转的坩埚中进行加热拉晶，且单晶硅在坩埚中主动旋转，所述坩埚旋转的转速N为：6r/min≤N≤10r/min。
所述坩埚旋转的转速N为：N＝8r/min。
所述单晶硅的旋转方向与坩埚的旋转方向相反。
所述单晶硅的转速n为：10r/min≤n≤14r/min。
所述单晶硅的转速n为：n＝12r/min。
所述坩埚的内壁温度t为：1410℃≤t≤1420℃。
所述坩埚的内壁温度t为：t＝1414℃。
本发明所具有的优点是：能够有效降低太阳能8寸单晶硅片的氧含量。本发明的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法在3个方面降低了单晶硅片的氧含量。在CZ法生长中，氧不可避免地掺入单晶硅片中，其途径是氧从石英(SiO2)坩埚溶解进入硅熔体，溶解的氧经由熔体的对流和扩散传输到晶体-熔体界面或自由表面。其中，熔体中的大多数氧在熔体自由表面蒸发，而余下的氧通过晶体-熔体界面的分凝而掺入晶体内。由于氧在熔体中的扩散系数相当小，所以通过熔体对流来传输氧是主要的。具体的，CZ硅中熔体流主要有三部份组成：1、从冷晶体边缘到热坩埚壁，由表面张力降低所驱动的沿着自由表面的热表面张力对流。2、熔体表面与熔体底部存在温度梯度，因熔体密度差引起的浮力导致沿垂直方向的自然对流。3、由晶转和埚转引起的强迫对流——离心抽运流。这样，本发明通过以下方式可以降低单晶硅片中氧的含量：1、降低埚转。在低速埚转下，熔体径向温度梯度减小，石英埚壁的温度降低，产生的化学反应减速进行，故熔体中及晶体中的氧含量必然降低。另一方面，热对流变得较弱，它避免抵消晶转引起的强制对流的影响，从而使晶体的径向均匀性较好。即：降低埚转有利于减少熔体中及晶体中的氧含量以及增强晶体的径向均匀性。2、提高晶转。增加强迫对流，减少与坩埚边缘层的反应。3、降低坩埚功耗。功耗低的炉台，会减少溶液和气体氧边缘层厚度，从而减少氧的进入。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
实施例1：降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其应用于通过坩埚进行的直拉单晶硅的工艺流程中，在该流程中，单晶硅在旋转的坩埚中进行加热拉晶，且单晶硅在坩埚中主动旋转。其中：坩埚采取22寸坩埚，外界温度为室温，将单晶硅料装入22寸坩埚内，在晶体生长炉内采取冲氩气和抽真空保持标准压力下，进行高温熔化——稳定——引晶——放肩——转肩——等径等工艺流程。同时，坩埚旋转的转速N为：N＝6r/min。单晶硅的旋转方向，即晶转，与坩埚的旋转方向相反，且单晶硅的转速n为：n＝10r/min。坩埚的内壁温度t为：t≤1410℃。这样，得到成品单晶硅片1。
实施例2：与实施例1的区别在于：坩埚旋转的转速N为：N＝8r/min。单晶硅的转速n为：n＝12r/min。坩埚的内壁温度t为：t≤1414℃。这样，得到成品单晶硅片2。
实施例3：与实施例1的区别在于：坩埚旋转的转速N为：N＝10r/min。单晶硅的转速n为：n＝14r/min。坩埚的内壁温度t为：t≤1420℃。这样，得到成品单晶硅片3。
效果例：与实施例1的区别在于：坩埚旋转的转速N为：N＝10r/min。单晶硅的转速n为：n＝10r/min。坩埚的内壁温度t为：t≤1420℃。这样，得到对比单晶硅片。
测试以上形成的单晶硅片的氧含量，所依据标准为：GB/T1557-2006。实验的方法为：结果见表1：
表1：
| 测试品名 | 氧含量(cm-3) |
| 成品单晶硅片1 | 1.00E+18 |
| 成品单晶硅片2 | 0.98E+18 |
| 成品单晶硅片3 | 0.90E+18 |
| 对比单晶硅片 | 1.06E+18 |
由以上对比数字可知：成平单晶硅片1～3的含氧量低于对比单晶硅片的含氧量。说明通过降低坩埚的转速、增加晶转、降低坩埚的功耗能够有效的降低单晶硅片的含氧量。
Claims (7)
1.降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其应用于通过坩埚进行的直拉单晶硅的工艺流程中，在该流程中，单晶硅在旋转的坩埚中进行加热拉晶，且单晶硅在坩埚中主动旋转，其特征在于：所述坩埚旋转的转速N为：6r/min≤N≤10r/min。
2.根据权利要求1所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述坩埚旋转的转速N为：N＝8r/min。
3.根据权利要求1所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述单晶硅的旋转方向与坩埚的旋转方向相反。
4.根据权利要求3所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述单晶硅的转速n为：10r/min≤n≤14r/min。
5.根据权利要求4所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述单晶硅的转速n为：n＝12r/min。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述坩埚的内壁温度t为：1410℃≤t≤1420℃。
7.根据权利要求6所述的降低太阳能8寸单晶硅片氧含量的方法，其特征在于：所述坩埚的内壁温度t为：t＝1414℃。
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