单晶硅的制备方法与流程

本发明涉及单晶硅加工，具体提供一种单晶硅的制备方法。

背景技术：

1、直拉法制备单晶硅是目前单晶硅生产中的一种常用方法，其将硅粉末投入到石英坩埚内之后，首先将硅粉加热至熔化，然后在坩埚上方将籽晶浸入硅溶液中，并通过控制熔体温度、籽晶的旋转及上升速度，使硅原子在固液交界面形成规则的结晶。

2、而在单晶硅的拉制过程中，由于晶棒不同位置的温度存在差异，这种温度差异会导致晶棒内部的热应力分布不均，从而可能产生晶裂。尤其是在单晶硅的取晶过程中，单晶硅棒脱离熔硅液面上升的过程中热应力较大，因此产生晶裂的概率也更大，如此将会对单晶硅的品质造成影响。

3、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有单晶硅制备过程中晶裂概率高的问题。

2、为此，本发明提供一种单晶硅的制备方法，其包括：

3、在主炉室内晶棒脱离熔硅液面至所述晶棒上升到预设高度的第一阶段，使所述晶棒处于第一状态，其中所述第一状态以第一参数值表征；

4、在晶棒进入副炉室后的第二阶段，使所述晶棒处于第二状态，其中所述第二状态以第二参数值表征；

5、在晶棒上升至副炉室顶部并处于保温隔离状态的第三阶段，使所述晶棒处于第三状态，其中所述第三状态以第三参数值表征；

6、其中，所述第一参数值、所述第二参数值以及所述第三参数值至少部分不同，以降低所述晶棒在取出过程中的轴向温度梯度。

7、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一参数值包括第一转速，所述第二参数值包括第二转速，所述第三参数值包括第三转速；

8、所述使所述晶棒处于第二状态包括：使所述晶棒以第二转速转动；

9、所述使所述晶棒处于第三状态包括：使所述晶棒以第三转速转动；

10、其中，所述第一转速、所述第二转速、所述第三转速的数值依次增大。

11、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一参数值还包括惰性气体的第一流量值，所述第二参数值还包括惰性气体的第二流量值，所述第三参数值包括惰性气体的第三流量值；

12、所述使所述晶棒处于第一状态包括：以第一流量值向单晶炉内通入惰性气体；

13、所述使所述晶棒处于第二状态包括：以第二流量值向单晶炉内通入惰性气体；

14、所述使所述晶棒处于第三状态包括：以第三流量值向单晶炉内通入惰性气体；

15、其中，所述第一流量值、所述第二流量值、所述第三流量值的数值依次增大。

16、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一参数值还包括第一平均升速，所述第二参数值还包括第二平均升速；

17、所述使所述晶棒处于第一状态包括：使所述晶棒以第一平均升速上升；

18、所述使所述晶棒处于第二状态包括：使所述晶棒以第二平均升速上升；

19、其中，所述第一平均升速小于所述第二平均升速。

20、在上述制备方法的一个技术方案中，将所述第一阶段根据时间顺序划分为多个时间段，使所述第一阶段的多个时间段内的晶棒上升速度按照时间顺序逐渐增大。

21、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一阶段的多个时间段内的各时长按照时间顺序逐渐减小。

22、在上述制备方法的一个技术方案中，将所述第二阶段根据时间顺序划分为多个时间段，使所述第二阶段的多个时间段内的晶棒上升速度按照时间顺序逐渐增大。

23、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第二阶段的多个时间段内的各时长按照时间顺序逐渐减小。

24、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一转速为6-8转/分钟；并且/或者

25、所述第二转速为8-10转/分钟；并且/或者

26、所述第三转速为10-12转/分钟。

27、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一流量值为60-80标准升/分钟；并且/或者

28、所述第二流量值为100-150标准升/分钟；并且/或者

29、所述第三流量值为150-200标准升/分钟。

30、在上述制备方法的一个技术方案中，所述第一平均升速为1-3毫米/分钟；并且/或者

31、所述第二平均升速为4-6毫米/分钟。

32、如上，在采用上述技术方案的情况下，本发明通过将单晶硅的取晶过程划分为第一阶段、第二阶段以及第三阶段，并结合单晶炉内的热场特性，调整各阶段在第一阶段、第二阶段以及第三阶段的转速、上升速度、惰性气体流量值等参数，以降低晶棒取出过程中的轴向温度梯度，从而能够降低晶棒出现晶裂的概率，提高单晶硅的品质。

技术特征：

1.一种单晶硅的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一参数值包括第一转速，所述第二参数值包括第二转速，所述第三参数值包括第三转速；

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一参数值还包括惰性气体的第一流量值，所述第二参数值还包括惰性气体的第二流量值，所述第三参数值包括惰性气体的第三流量值；

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一参数值还包括第一平均升速，所述第二参数值还包括第二平均升速；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述第一阶段根据时间顺序划分为多个时间段，使所述第一阶段的多个时间段内的晶棒上升速度按照时间顺序逐渐增大。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段的多个时间段内的各时长按照时间顺序逐渐减小。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，将所述第二阶段根据时间顺序划分为多个时间段，使所述第二阶段的多个时间段内的晶棒上升速度按照时间顺序逐渐增大。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二阶段的多个时间段内的各时长按照时间顺序逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

11.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及单晶硅加工技术领域，具体提供一种单晶硅的制备方法，旨在解决单晶硅制备过程中晶裂概率高的问题。为此目的，本发明的单晶硅的制备方法包括：在主炉室内晶棒脱离熔硅液面至晶棒上升到预设高度的第一阶段，使晶棒处于第一状态，其中第一状态以第一参数值表征；在晶棒进入副炉室后的第二阶段，使晶棒处于第二状态，其中第二状态以第二参数值表征；在晶棒上升至副炉室顶部并处于保温隔离状态的第三阶段，使晶棒处于第三状态，其中第三状态以第三参数值表征；其中，第一参数值、第二参数值以及第三参数值至少部分不同，以降低晶棒在取出过程中的轴向温度梯度。本发明能够降低单晶硅制备过程中晶棒出现晶裂的概率，从而提高单晶硅的品质。技术研发人员：李海峰,孙文明,黄晓林,马玉花受保护的技术使用者：天合光能股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13