一种单晶硅直拉热场及单晶硅直拉工艺的制作方法

本发明涉及一种单晶硅直拉热场及单晶硅直拉工艺。

背景技术：

1、在应用直拉法制备单晶硅过程中，盛放硅原料的容器一般为石英坩埚。在整个晶体生长过程中，石英坩埚一直处于不低1420℃的高温烧烤下，在等径初期和熔化硅料阶段，石英坩埚承受的温度更高。在高温下，石英坩埚内表面与熔融硅接触并发生化学反应生成一氧化硅(sio)，并通过对流和扩散等形式使大量的氧原子进入硅熔液中。虽然绝大部分氧原子在硅熔体表面以sio气体形式蒸发出来，随后被单晶炉内高纯氩气带走，但仍然存在小部分的sio会在固液界面处分解，其中，分界出的氧会沿着固液界面经冷凝进入单晶硅棒中，并与相邻的硅原子形成si—o—si键，氧原子便以间隙原子的形式在单晶硅中形成氧缺陷，使直拉单晶硅中的氧含量增大。这些氧杂质在单晶硅后续加工和热处理过程中，会发生析出生成氧沉淀，从而在硅片体内形成体微缺陷、氧化诱生层错等二次缺陷，表现为降低以硅片为基体的电池片的少子寿命，影响电池片的电阻率，从而降低太阳能电池的光电转换率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种单晶硅直拉热场及单晶硅直拉工艺，该单晶硅直拉热场能够有效地降低石英坩埚中的氧原子进入到硅熔液，以有效地降低生长的单晶硅棒中的氧含量。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种单晶硅直拉热场，包括：

4、石英坩埚，

5、围绕所述石英坩埚侧面设置的主加热器，

6、围绕所述石英坩埚侧面设置、且位于所述主加热器下方的副加热器，以及，

7、位于所述石英坩埚下方的底加热器；所述副加热器包括：加热结构及相对设置的两个容纳腔，其中，

8、两个所述容纳腔与所述加热结构围成环形结构；

9、所述容纳腔用于容纳所述主加热器的加热电极；

10、所述主加热器、所述副加热器及所述底加热器各自独立控制。

11、第二方面，本发明实施例提供基于上述第一方面实施例提供的单晶硅直拉热场实现的单晶硅生长方法，包括：

12、步骤1、在生长单晶硅进入等径阶段之前，围绕单晶炉内石英坩埚的侧面设置的主加热器和副加热器以及设置于所述石英坩埚底部的底加热器共同为石英坩埚供热；

13、步骤2、在生长单晶硅进入等径阶段的第一阶段，关闭所述副加热器和所述底加热器，所述主加热器单独为所述石英坩埚供热；

14、步骤3、在生长单晶硅从所述第一阶段进入等径阶段中的第二阶段，所述底加热器保持关闭，开启所述副加热器，所述主加热器和所述副加热器共同为所述石英坩埚供热。

15、上述发明的第一方面的技术方案具有如下优点或有益效果：

16、本发明实施例提供的单晶硅直拉热场，通过设置各自独立控制的主加热器、副加热器及底加热器，其中，主加热器和副加热器围绕单晶炉内石英坩埚的侧面设置，且主加热器位于副加热器上方，底加热器设置于石英坩埚下方，副加热器通过容纳腔容纳主加热器的加热电极，使主加热器和副加热器能够结构互补地设置在石英坩埚侧面，而不影响单晶硅直拉热场整体结构设计，通过主加热器、副加热器及底加热器各自独立控制，通过研究发现该结构通过调控主加热器、副加热器及底加热器的加热阶段和加热功率，可以减少石英坩埚产生氧元素的量。

17、进一步地，通过主加热器单独为石英坩埚供热可以使石英坩埚内上半部分的热硅熔液与下部的冷硅熔液之间产生热对流，该热对流可以抑制氧元素流动到硅熔液表面，以进一步降低硅熔液表面氧含量，使单晶硅的头部氧含量得到控制。另外，在生长单晶硅从第一阶段进入等径阶段中的第二阶段，底加热器保持关闭，开启副加热器，主加热器和副加热器共同为石英坩埚供热，使石英坩埚受热区下移，避免由于石英坩埚内由于硅料减少及热对流变缓造成的硅料结晶事故，并能够保证生长出的单晶硅的质量。

技术特征：

1.一种单晶硅直拉热场，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，所述加热结构(21)包括：两个加热主体(211)、两个连接组件(212)及两个加热电极(213)，其中，

6.根据权利要求5所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，所述连接组件(212)包括：框形结构的附加连接条(2121)及两个附加连接板(2122)，其中，

7.根据权利要求3所述的单晶硅直拉热场，其特征在于，

8.基于权利要求1至7任一所述的单晶硅直拉热场实现的单晶硅直拉工艺，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的单晶硅直拉工艺，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的单晶硅直拉工艺，其特征在于，

技术总结本发明公开一种单晶硅直拉热场及单晶硅直拉工艺。该单晶硅直拉热场可包括：石英坩埚，围绕石英坩埚侧面设置的主加热器，围绕石英坩埚侧面设置、且位于主加热器下方的副加热器，以及位于石英坩埚下方的底加热器；副加热器包括：加热结构及相对设置的两个容纳腔，其中，两个容纳腔与加热结构围成环形结构；容纳腔用于容纳主加热器的加热电极；主加热器、副加热器及底加热器各自独立控制。该单晶硅直拉热场能够有效地降低石英坩埚中的氧原子进入到硅熔液，以有效地降低生长的单晶硅棒中的氧含量。技术研发人员：焦鹏,王玉龙,黄旭光受保护的技术使用者：晶澳太阳能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2