CN104441276A - 晶体硅锭的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶体硅锭的切割方法，包括以下步骤：沿垂直于晶粒生长方向将晶体硅锭切割成截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条；切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片。上述切割方法，通过一次开方和一次切片工序，直接得到平行于晶粒生长取向的晶体硅片，该方法省略了截断工序，简化了生产周期，提高了生产效率，同时可得到平行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片，减少了晶粒晶界，提高了硅片质量。

Description

晶体硅锭的切割方法

技术领域

本发明涉及多晶硅切片技术领域，具体涉及一种晶体硅锭的切割方法。

背景技术

多晶硅是目前太阳能电池行业最主要的衬底材料之一，根据生长方法的不同，在凝固过程中控制固液界面的温度梯度，形成单方向热流，实行可控的定向凝固，则形成物理机械性能各向异性的多晶柱状晶，目前的多晶硅硅锭大多采用该定向凝固方法生产，铸锭得到的多晶晶粒取向为垂直于坩埚底面。接着对整个多晶硅硅锭进行切割，其流程如图1所示：先将整个硅锭竖直开方成5×5块或6×6块小方锭，再对小方锭进行头尾料截断，然后对截断后的小方锭进行切片，这样得到的多晶硅片的晶粒取向是垂直于硅锭的柱状晶粒的生长方向，硅片中的晶粒晶界较多，且需要开方、截断，切片三步工序，生产周期较长。

发明内容

基于此，有必要提供一种晶体硅锭的切割方法，能提升晶体硅锭切割效率同时减少硅片中的晶粒晶界。

一种晶体硅锭的切割方法，包括以下步骤：沿垂直于晶粒生长方向将晶体硅锭切割成截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条；切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片。

在其中一个实施例中，沿垂直于晶粒生长方向将硅锭切割成截面尺寸为需要的硅片尺寸的硅条的步骤包括：将晶体硅锭竖立；按照所需的硅片尺寸在所述晶体硅锭上的侧面上进行布线；沿垂直于晶粒生长方向切割晶体硅锭，得到截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条。

在其中一个实施例中，将多个尺寸一致的晶体硅锭竖立且并排放置。

在其中一个实施例中，将三个晶体硅锭竖直于开方托盘放置。

在其中一个实施例中，所述晶体硅锭的尺寸为1000×1000×340mm，所述硅片尺寸小于或等于156×156mm。

在其中一个实施例中，所述切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片的步骤包括：沿平行于晶粒生长方向将硅条切割成硅片。

上述晶体硅锭的切割方法，先沿着垂直于晶粒生长方向将硅锭切割成截面尺寸为需要的硅片尺寸的硅条，然后沿平行于晶粒生长方向将硅条切割成硅片，从而得到平行于晶粒生长方向的硅片。上述切割方法，通过一次开方和一次切片工序，直接得到平行于晶粒生长取向的晶体硅片，该方法省略了截断工序，简化了生产周期，提高了生产效率，同时可得到平行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片，减少了晶粒晶界，提高了硅片质量。

附图说明

图1为传统晶体硅锭的切割方法的生产流程的时序图；

图2为本发明晶体硅锭的切割方法的流程图；

图3为本发明晶体硅锭的切割方法的时序图。

具体实施方式

图2示意了本发明的晶体硅锭的切割方法的流程图。下面结合图3，详细描述图2所示方法的实施过程。

本发明的晶体硅锭的切割方法的流程图，包括以下步骤。

步骤S110、沿垂直于晶粒生长方向将晶体硅锭切割成截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条。

具体做法请参考图3，具体包括以下步骤：

(a)先将晶体硅锭竖立。竖立后，晶体硅锭的其中一个侧面承靠于开方托盘，相对的另一个侧面则用于布线。

(b)按照所需的硅片尺寸在晶体硅锭上的侧面上进行布线。传统方案中，是在晶体硅锭的顶部进行布线。而本步骤中，则是在晶体硅锭的侧面进行布线。

(c)沿垂直于晶粒生长方向切割晶体硅锭，得到截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条。自晶体硅锭上的侧面沿垂直于晶粒生长方向进行切割，图3中，箭头A为晶粒生长方向，箭头B为切割晶体硅锭的方向。

本领域技术人员熟知，晶体硅锭沿竖直方向逐步长成，其底部由于与坩埚底部接触会有杂质，其顶部则混有掺杂杂质。因此，在切片时，会根据硅片的尺寸，在顶部和底部进行截取，一方面可将多余的尺寸部分去除，另一方面也是为了去除杂质较多的部分。

传统方案中，是在在晶体硅锭的顶部进行布线开方，切割获得的硅条的顶部与底部仍存在杂质。因此，将硅条切割硅片前，还需要利用截断机自硅条的顶部及底部进行头尾截断，以去除多余的尺寸部分，导致工艺复杂，生产周期长。并且，这样得到的硅片的晶粒取向是垂直于柱状晶粒的生长方向，硅片中的晶粒晶界较多。

而本发明中，由于在晶体硅锭上的侧面上进行布线，且沿垂直于晶粒生长方向切割晶体硅锭，因此在获得截面尺寸与所需的硅片尺寸的硅条的同时，整个晶体硅锭含有杂质较多的顶部和底部也随之被切除掉。也即，步骤S110中，只需要通过一次开方，即可获得截面尺寸为最终硅片尺寸的长方体硅条。换言之，该长方体硅条不需要再进行截断工序即可用于切片，长方体硅条的长度方向是垂直于晶粒生长方向，而其截面上的晶粒取向则与整个晶体硅锭的晶粒生长方向一致。

传统方案中，晶体硅锭在开方时，晶体硅锭与坩埚相接触的底部放置于开方托盘，由于晶体硅锭是长方体，其长、宽的尺寸一致且大于高度方向(即晶粒生长方向)的尺寸。因此，开方托盘只能放置一个晶体硅锭。然而，步骤S110中，采取将晶体硅锭竖立放置，故开方托盘上可以一次放置多个尺寸一致的晶体硅锭。将多个晶体硅锭竖立且并排放置，然后一并布线后开方，这样就显著提高了切割晶体硅锭成硅条的效率。并且，由于晶体硅锭是竖立放置开方，获得的长方体硅条的长度方向与原来晶体硅锭的长度方向一致，因此，长方体硅条的长度要远大于传统切割方案获得的硅条的长度，一般长度可增加三倍。与切割多个短硅条相比，针对一个长度更长的硅条进行连续切片，显然切片效率更高。

步骤S120、切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片。请参考图3中的(d)，前文已叙，硅条的长度方向垂直于晶粒生长方向，再沿与晶粒生长方向一致(箭头A所示方向)的方向将硅条切割成硅片，即可得到晶粒取向与晶体硅锭的晶粒生长方向一致的多晶硅硅片，减少了晶粒晶界，提高了硅片质量。

综上，本发明的晶体硅锭的切割方法，通过一次开方和一次切割，即可得到行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片。该方法省略了截断工序，简化了生产周期，提高了生产效率，同时可得到平行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片，减少了晶粒晶界，提高了硅片质量。并且用以切割硅片的硅条长度远大于传统方案的硅条，也提升了切片效率。

下面通过具体实施例来再进一步说明。

以G6硅锭为例，整个硅锭的尺寸1000×1000×340mm(长×宽×高)，将硅锭的侧面，即1000×340mm的面粘结在开方托盘上，此时硅锭竖直于开方托盘放置，一个托盘可同时放置三个硅锭。

然后按照目前所需的硅片尺寸(156×156mm)在1000×340mm的面上进行布线，切割后可以得到156×156×1000mm的长方体小方锭，将该小方锭进行粘棒切片，即可以得到平行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片，其晶粒晶界少，质量高。

当然，也可以按照所需的另一种硅片尺寸(125×125mm)进行布线，切割后可以得到125×125×1000mm的长方体小方锭，将该小方锭进行粘棒切片，即可以得到平行于晶粒生长取向的具有较大晶粒的多晶硅片，其晶粒晶界少，质量高。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种晶体硅锭的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

沿垂直于晶粒生长方向将晶体硅锭切割成截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条；

切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片。

2.根据权利要求1所述的晶体硅锭的切割方法，其特征在于，沿垂直于晶粒生长方向将硅锭切割成截面尺寸为需要的硅片尺寸的硅条的步骤包括：

将晶体硅锭竖立；

按照所需的硅片尺寸在所述晶体硅锭上的侧面上进行布线；

沿垂直于晶粒生长方向切割晶体硅锭，得到截面尺寸为所需的硅片尺寸的硅条。

3.根据权利要求2所述的晶体硅锭的切割方法，其特征在于，将多个尺寸一致的晶体硅锭竖立且并排放置。

4.根据权利要求3所述的晶体硅锭的切割方法，其特征在于，将三个晶体硅锭竖直于开方托盘放置。

5.根据权利要求1所述的晶体硅锭的切割方法，其特征在于，所述晶体硅锭的尺寸为1000×1000×340mm，所述硅片尺寸小于或等于156×156mm。

6.根据权利要求1所述的晶体硅锭的切割方法，其特征在于，所述切割硅条，得到平行于晶粒生长方向的硅片的步骤包括：沿平行于晶粒生长方向将硅条切割成硅片。