一种单晶硅引颈生长方法与流程

本发明涉及半导体加工，尤其涉及一种单晶硅引颈生长方法。

背景技术：

1、单晶硅是制造太阳能电池的重要原料，其质量直接影响到太阳能电池产品的品质。单晶硅棒是单晶硅的工业化产品之一，目前行业主要以提拉法制备，即利用籽晶插入熔融的多晶硅后再提拉引晶从而制得单晶硅棒，包括拆炉-装料-化料-引细颈-放肩-转肩-等径-收尾-停炉等主要步骤。籽晶都是采用无位错硅单晶制备，当籽晶插入熔体时，由于受到籽晶与熔硅的温度差所造成的热应力和表面张力的作用会产生位错，因此，在籽晶与熔融硅熔接之后应用引细颈工艺，可以使位错消失，建立起无位错生长状态，提高单晶硅质量。在直拉法晶体生长时，当籽晶浸入熔体进行引晶时，由于熔体的热冲击作用，会导致籽晶熔接部位产生位错。

2、在直拉法生长无位错单晶方法中，通常采用引晶-缩颈工艺(dash，引细颈)排除引晶位错。细颈的直径尺寸控制在3～5mm，长度尺寸控制在150～300mm，可确保排除引晶位错。若细颈偏粗，如大于10mm，则很难实现无位错晶核。

3、然而，相关技术中采用ccd(charge coupled device，电荷耦合器件)相机来测量引晶细颈过程中的引细颈直径变化，并反馈至系统，调整引晶提拉速度来实现缩颈。如图所示，在引细颈过程中，由于拉速波动大，控制反馈迟钝，且方式单一，导致引细颈的直径波动较大，不能有效控制。当测量到引细颈的直径过小时，实际引细颈的直径已经远低于预设的安全直径，难以及时发现，而造成晶棒坠落等安全事故。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种单晶硅引颈生长方法，能够提高引颈生长阶段的缩颈直径均一性，降低引颈过程中发生不良的风险。

2、本公开实施例所提供的技术方案如下：

3、本公开实施例提供了一种单晶硅引颈生长方法，所述方法包括依次经过n个过渡阶段完成整个引细颈过程，其中n大于3，每一所述过渡阶段的具体包括如下步骤：

4、设定当前过渡阶段的目标引颈参数和目标管控条件；

5、提拉籽晶进行引细颈，当实际引颈参数等于所述目标引颈参数时，判断当前过渡阶段完成，并获取实际管控参数；

6、当所述实际管控参数满足所述目标管控条件时，继续提拉籽晶进行下一过渡阶段。

7、示例性的，所述目标引颈参数和所述实际引颈参数中的引颈参数包括细颈长度、引颈速度、引颈时间中至少一项；所述目标管控条件和所述实际管控参数中的管控参数包括细颈直径和引颈时间中至少一项。

8、示例性的，每一所述过渡阶段的具体包括还如下步骤：

9、当所述实际管控参数不满足所述目标管控条件时，停止当前引颈过程，并重新确定将籽晶插入熔融体中开始引颈时的试温条件，开始下一次引颈过程。

10、示例性的，n大于或等于4，n个过渡阶段包括从引颈开始到引颈结束依次进行的第一过渡阶段、第二过渡阶段、第三过渡阶段和第四过渡阶段。

11、示例性的，所述依次经过n个过渡阶段完成整个引细颈过程，具体包括：

12、设定所述第一过渡阶段的目标引颈参数包括第一目标细颈长度l1、第一目标引颈速度p1，所述第一过渡阶段的目标管控条件包括第一目标引颈时间t1，其中p1＝l1/t1；

13、以所述第一目标引颈速度p1作为实际引颈速度开始引颈，直至实际细颈长度为所述第一目标引颈长度l1时，判断所述第一过渡阶段完成，并获取所述第一过渡阶段完成时的第一实际管控参数，其中所述第一实际管控参数包括第一细颈直径d1及第一实际引颈时间t10；

14、当所述第一实际引颈时间t10与所述第一目标引颈时间t1的时间差小于或等于第一时间差值时，继续提拉籽晶进行所述第二过渡阶段。

15、示例性的，所述第一时间差值为60s。

16、示例性的，所述依次经过n个过渡阶段完成整个引细颈过程，具体还包括：在完成所述第一过渡阶段之后，

17、设定所述第二过渡阶段的目标引颈参数包括第二目标细颈长度l2、第二目标引颈速度p2，所述第二过渡阶段的目标管控条件包括第二目标引颈时间t2，其中p2＝l2/t2；

18、以所述第二目标引颈速度p2作为实际引颈速度开始引颈，直至实际细颈长度为所述第二目标引颈长度l2时，判断所述第二过渡阶段完成，并获取所述第二过渡阶段完成时的第二实际管控参数，其中所述第二实际管控参数包括第一引颈平均直径d1a及第二实际引颈时间t20；

19、当所述第二实际引颈时间t20与所述第二目标引颈时间t2的时间差值小于或等于第二时间差值、且所述第一引颈平均直径d1a与第一细颈直径d1的差值小于或等于第一直径差值时，继续提拉籽晶进行所述第三过渡阶段。

20、示例性的，所述第二时间差值为60s，所述第一直径差值为0.2mm。

21、示例性的，所述依次经过n个过渡阶段完成整个引细颈过程，具体还包括：在完成所述第二过渡阶段之后，

22、设定所述第三过渡阶段的目标引颈参数包括第三目标细颈长度l3、第二目标引颈速度p3，所述第三过渡阶段的目标管控条件包括第三目标引颈时间t3，其中p3＝l3/t3；

23、以所述第三目标引颈速度p3作为实际引颈速度开始引颈，直至实际细颈长度为所述第三目标引颈速度l3时，判断所述第三过渡阶段完成，并获取所述第三过渡阶段完成时的第三实际管控参数，其中所述第三实际管控参数包括第二细颈直径d2及第三实际引颈时间t30；

24、当所述第三实际引颈时间t30与所述第三目标引颈时间t3的时间差值小于或等于第三时间差值时，继续提拉籽晶进行所述第四过渡阶段。

25、示例性的，所述第三时间差值为60s。

26、示例性的，所述依次经过n个过渡阶段完成整个引细颈过程，具体还包括：在完成所述第三过渡阶段之后，

27、设定所述第四过渡阶段的目标引颈参数包括第四目标细颈长度l4、第四目标引颈速度p4，所述第四过渡阶段的目标管控条件包括第四目标引颈时间t4，其中p4＝l4/t4；

28、以所述第四目标引颈速度p4作为实际引颈速度开始引颈，直至实际细颈长度为所述第四目标引颈速度l4时，判断所述第四过渡阶段完成，并获取所述第四过渡阶段完成时的第四实际管控参数，其中所述第四实际管控参数包括第二引颈平均直径d2a及第四实际引颈时间t40；

29、当所述第四实际引颈时间t40与所述第四目标引颈时间t4的时间差值小于或等于第四时间差值、且所述第二引颈平均直径d2a与第二细颈直径d2的差值小于或等于第二直径差值时，完成引颈过程，开始等径生长阶段。

30、示例性的，所述第四时间差值为120s，所述第二直径差值为0.2mm。

31、本公开实施例所带来的有益效果如下：

32、上述方案中，将整个单晶硅引细颈过程分为至少三个过渡阶段进行，且针对各过渡阶段，设定该过渡阶段所对应的目标管控条件，只有当该过渡阶段完成时所获取到的实际目标管控参数满足目标管控条件时，才继续进行下一过渡阶段。如此，能够在各过渡阶段完成时及时进行管控，及时发现是否发生细颈直径波动过大等不良，使得最终的细颈直径波动小，最终细颈直径更为均一，避免了相关技术中不能及时发现、及不能有效控制细颈直径波动过大的问题。