CN104962988A - 一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,包括化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤，其中，所述的转埚步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min，所述的放肩步骤中，提升速度为0.8mm/min-1.0mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min，所述的转肩步骤中提升速度为1.6-1.8mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min，所述的等径步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min，所述的收尾步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min，利用高速旋转掺杂剂浓度尽快趋于一致，达到合金密度分布均匀，减少位错单晶产生，提高放肩时晶体的上升速度，可以大大降低放肩结晶的速度，使单晶转肩后尽快稳步生长减少拉速波动，降低转肩时的晶体上升速度，可以大大降低转肩时直径和温度的波动，从而使得单晶位错出现几率下降。
Description
技术领域
本发明涉及单晶硅生产拉晶过程中的一种提高单晶品质的工艺方法，尤其是一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法。
背景技术
单晶硅的生产一般都需要用单晶炉来生产，单晶炉内设有石英坩埚和加热系统，加热系统主体是加热器，其发热区的高低直接影响单晶成晶质量，同时石英坩埚放置在与转动机构相配装的埚托上，可实现旋转。目前，加热器高度由于热场空间限制普遍达不到要求，造成单晶位错易出现，造成单晶卡棱，单晶卡棱或温度波动是造成单晶同心圆产生的重要因素，通常，在整个单晶的整个生产过程中，以氩气作为保护气体，化料完成后保持坩埚旋转的速度为2r/min以匀速转动。
目前，采用Cz法生长单晶硅从多晶硅固体经过高温熔化为液体后，硅熔体内所加的掺杂剂——硼必须要完全熔入其中，由于硅液粘度影响，会造成硅液多处掺杂浓度不同，从而使得拉晶工作中单晶位错几率增大。
现有的制作工艺中单晶在放肩过程中拉速为0.7mm/min，在转肩时拉速为2.0mm/min，由于拉速不科学，温度及直径波动太大，造成单晶位错机率增大，由于位错密度增大，成为少数载流子的强复合中心，最终导致电池性能的严重下降。在电池片EL测试时，其中间会出现完整的同心圆黑区，在黑心区少数载流子寿命明显偏低、转换效率极低，如何解决单晶生产过程中出现大量低效(同心圆、黑芯)硅片问题，是目前单晶硅生产企业迫切需要解决的重大问题。
发明内容
为解决上述所提及的目前的生产工艺会出现问题黑芯硅片的问题而提供一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法，以实现降低硅片同心圆。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,包括化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤，其中：
所述的转埚步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的放肩步骤中，提升速度为0.8mm/min-1.0mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的转肩步骤中提升速度为1.6-1.8mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的等径步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的收尾步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
进一步的，所述的转埚步骤中，埚转时长大于1小时；
进一步的，所述的转肩步骤中，待放肩步骤完成后在1分钟之内将提升速度升至1.6mm/min-1.8mm/min。
进一步的，所述的放肩步骤中，待引颈步骤完成后在10分钟内逐步将提升速度降到0.8mm/min-1.0mm/min。
进一步的，在S1步骤之前还包括调整单晶炉热系统步骤，所述的调整单晶炉热系统步骤具体的为，调整电极柱高度，以使得成晶埚位降低10mm。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
在对硅料进行加热化料步骤中，将石英埚的旋速提到8r/min—10r/min 利用高速旋转使得硅液内的因为高速旋转掺杂剂浓度尽快趋于一致，达到合金密度分布均匀，减少位错单晶产生；
在放肩步骤将提升速度由0.7mm/min提升到0.8mm/min-1mm/min，提高放肩时晶体的上升速度，可以大大降低放肩结晶的速度，降低液面温度，使单晶转肩后尽快稳步生长减少拉速波动，从而降低单晶位错和拉速、温度波动造成单晶头部同心圆出现几率；
将转肩过程中提升速度由由原来的2.0mm/min降到现在的1.6mm/min-1.8mm/min降低转肩时的晶体上升速度，可以大大降低转肩时直径和温度的波动，从而使得单晶位错出现几率下降。
在热系统调整步骤中，将加热器的高度由180mm降到170mm，降低电极柱的位置改变单晶炉的热场梯度，使得单晶炉的成晶埚位降低10mm，进一步降低单晶位错率。
具体实施方式
实施例1
提供了一种降低单晶硅内部同心圆的生产方法，包括调整单晶炉的热系统步骤、化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤，在上述的转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤中坩埚皆保持高速旋转，所述的高速旋转为埚转速度为8r/min，因为高速旋转掺杂剂浓度尽快趋于一致，达到合金密度分布均匀，减少位错单晶产生；
所述的调整单晶炉的热系统中，首先更换电极柱，更换后的电极柱比更换前的电极柱短10mm，更换电极柱之后加热器和成晶埚位的高度也随之 降低10mm。
所述的转埚中，硅料融完后保持温度不变，埚位升起开启单晶炉的旋转系统带动坩埚高速旋转，埚转速度为8r/min，坩埚带动溶液旋转持续1小时以上，如此使用较高的埚转速度可使硅液中掺杂剂浓度均衡；
所述的引颈步骤中，保持埚转速度为8r/min，在引颈长度达到150-200mm后，在十分钟内将拉速逐步降到0.8mm/min；
所述的放肩步骤中，提升速度为0.8mm/min，提高放肩时晶体的上升速度，可以大大降低放肩结晶的速度，降低液面温度，使单晶转肩后尽快稳步生长减少拉速波动，从而降低单晶位错和拉速、温度波动造成单晶头部同心圆出现几率；
所述的转肩步骤中，保持埚转速度为8r/min，在一分钟之内将由提升速度由0.8mm/min升至1.6mm/min并进行转肩，降低转肩时的晶体上升速度，可以大大降低转肩时直径和温度的波动，从而使得单晶位错出现几率下降。
所述的等径生长步骤中，埚转速度为8r/min。
所述的收尾步骤中，埚转速度为8r/min。
实施例2
提供了一种降低单晶硅内部同心圆的生产方法，包括调整单晶炉的热系统步骤、化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤，在上述的转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤中坩埚皆保持高速旋转，所述的高速旋转为埚转速度为9r/min，因为高速旋转掺杂剂浓度尽快趋于一致，达到合金密度分布均 匀，减少位错单晶产生；
所述的调整单晶炉的热系统中，首先更换电极柱，更换后的电极柱比更换前的电极柱短10mm，更换电极柱之后加热器和成晶埚位的高度也随之降低10mm。
所述的转埚中，硅料融完后保持温度不变，埚位升起开启单晶炉的旋转系统带动坩埚高速旋转，埚转速度为9r/min，坩埚带动溶液旋转持续1小时以上，如此使用较高的埚转速度可使硅液中掺杂剂浓度均衡；
所述的引颈步骤中，保持埚转速度为9r/min，在引颈长度达到150-200mm后，在十分钟内将拉速逐步降到0.9mm/min；
所述的放肩步骤中，提升速度为0.9mm/min，提高放肩时晶体的上升速度，可以大大降低放肩结晶的速度，降低液面温度，使单晶转肩后尽快稳步生长减少拉速波动，从而降低单晶位错和拉速、温度波动造成单晶头部同心圆出现几率；
所述的转肩步骤中，保持埚转速度为9r/min，在一分钟之内将由提升速度由0.9mm/min升至1.7mm/min并进行转肩，降低转肩时的晶体上升速度，可以大大降低转肩时直径和温度的波动，从而使得单晶位错出现几率下降。
所述的等径生长步骤中，埚转速度为9r/min。
所述的收尾步骤中，埚转速度为9r/min。
实施例3
提供了一种降低单晶硅内部同心圆的生产方法，包括调整单晶炉的热系统步骤、化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径 步骤、收尾步骤，在上述的转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤中坩埚皆保持高速旋转，所述的高速旋转为埚转速度为10r/min，因为高速旋转掺杂剂浓度尽快趋于一致，达到合金密度分布均匀，减少位错单晶产生；
所述的调整单晶炉的热系统中，首先更换电极柱，更换后的电极柱比更换前的电极柱短10mm，更换电极柱之后加热器和成晶埚位的高度也随之降低10mm；
所述的转埚中，硅料融完后保持温度不变，埚位升起开启单晶炉的旋转系统带动坩埚高速旋转，埚转速度为10r/min，坩埚带动溶液旋转持续1小时以上，如此使用较高的埚转速度可使硅液中掺杂剂浓度均衡；
所述的引颈步骤中，保持埚转速度为10r/min，在引颈长度达到150-200mm后，在十分钟内将拉速逐步降到1mm/min；
所述的放肩步骤中，提升速度为1mm/min，提高放肩时晶体的上升速度，可以大大降低放肩结晶的速度，降低液面温度，使单晶转肩后尽快稳步生长减少拉速波动，从而降低单晶位错和拉速、温度波动造成单晶头部同心圆出现几率；
所述的转肩步骤中，保持埚转速度为10r/min，在一分钟之内将由提升速度由1mm/min升至1.8mm/min并进行转肩，降低转肩时的晶体上升速度，可以大大降低转肩时直径和温度的波动，从而使得单晶位错出现几率下降。
所述的等径生长步骤中，埚转速度为10r/min。
所述的收尾步骤中，埚转速度为10r/min。
Claims (5)
1.一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,包括化料步骤、转埚步骤、引颈步骤、放肩步骤、转肩步骤、等径步骤、收尾步骤，其特征在于：
所述的转埚步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的放肩步骤中，提升速度为0.8mm/min-1.0mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的转肩步骤中提升速度为1.6-1.8mm/min，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的等径步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min；
所述的收尾步骤中，坩埚的转速为8r/min—10r/min。
2.根据权利要求1所述的一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,其特征在于：所述的转埚步骤中，埚转时长大于1小时。
3.根据权利要求1所述的一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,其特征在于：所述的转肩步骤中，待放肩步骤完成后在1分钟之内将提升速度升至1.6mm/min-1.8mm/min。
4.根据权利要求1所述的一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,其特征在于：所述的放肩步骤中，待引颈步骤完成后在10分钟内逐步将提升速度降到0.8mm/min-1.0mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种降低硅棒同心圆的硅棒制作方法,其特征在于：在S1步骤之前还包括调整单晶炉热系统步骤，所述的调整单晶炉热系统步骤具体的为，调整电极柱高度，以使得成晶埚位降低10mm。
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