[发明专利]一种成品大面积籽晶和矩形大面积籽晶的制备方法及设备

权利要求书

1.一种成品大面积单晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)取{100}单晶棒截去头尾，沿中轴纵向(010)或(110)面剖开得到扁平长条状的单晶籽晶条；

2)准备矩形平底坩埚，在矩形平底坩埚内层涂上脱模层，再将所述的单晶籽晶条放置在矩形平底坩埚内，且使其平行紧靠在矩形平底坩埚底的一边，坩埚底部其余的空间铺上多晶硅料，然后放入水平生长炉中进行水平定向生长；采用Horizontal Gradient Freezing或Horizontal Bridgeman方法使多晶硅料熔化后以单晶籽晶条为基底定向凝固，凝固方向从矩形平底坩埚放置单晶籽晶条的一边到对边；生长方法为：先加热多晶硅料使其熔化；而使单晶籽晶条处于低温区，使其不熔化或少量熔化；然后控制热场在熔融硅液和单晶籽晶条之间的固液界面上形成并保持一个温度梯度，其方向指向硅液并垂直于固液界面，大小在2.6～21.2K/cm之间，此时硅液的其余部分温度处于熔点之上；温度梯度使热量从硅液向单晶籽晶条传导，单晶籽晶条不断生长，最后所有硅液变为固体硅单晶，再经1300～1400℃之间退火后逐渐降温到室温，得到成品大面积单晶；整个生长过程在高纯氩气氛围内进行，气压在50mbar～600mbar之间。

2.根据权利要求1所述的成品大面积单晶的制备方法，其特征在于，在所述的生长方法中，加热多晶硅料温度为1440～1560℃；放置所述单晶籽晶条的低温区温度小于1420℃的硅熔点；所述成品大面积单晶的厚度为10～60mm。

3.根据权利要求1所述的成品大面积单晶的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在放置单晶籽晶条进矩形平底坩埚内之前，将所述单晶籽晶条首尾两端打磨成与所述矩形平底坩埚底部倒角相适应的形状，并使单晶籽晶条的底面与矩形平底坩埚内的底边楞线贴合，此时单晶籽晶条的生长面的晶向为<100>或<110>。

4.根据权利要求1、2或3所述的成品大面积单晶的制备方法，其特征在于，所述单晶籽晶条的厚度为10～60mm，宽度＞10mm，长度为300～2000mm；所述单晶籽晶条的生长面是(100)或(110)。

5.根据权利要求1所述的成品大面积单晶的制备方法，其特征在于，步骤2)中使用的矩形平底坩埚为平底浅口坩埚，其边长在300～2000mm之间，其宽度方向上的底部横截面形状与铸造炉坩埚底部横截面相同；所述的矩形平底坩埚的材料为石英、熔融石英陶瓷或石墨。

6.一种权利要求1所述成品大面积单晶的用途，其特征在于，将所述的成品大面积单晶进行切割和打磨，用于铸锭炉进行单晶锭生长的矩形大面积籽晶的制备。

7.一种利用成品大面积单晶制备矩形大面积籽晶的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用金刚砂带锯或碳化硅磨料线锯切除成品大面积单晶边缘多余部分，将大面积单晶切割成形状适合多晶硅铸锭坩埚的矩形大面积单晶；

(2)打磨矩形大面积单晶使其与多晶硅铸锭坩埚底部表面形状一致，最后再用酸溶液清洁表面，得到用于单晶铸锭的矩形大面积籽晶。

8.一种用于实现权利要求1所述方法的水平生长炉，其特征在于，(1)炉内有多组加热器，加热器中间放置矩形平底坩埚；(2)水平生长炉能够在水平方向上产生温度梯度从而实现水平定向凝固。

9.根据权利要求8所述的水平生长炉，其特征在于，所述水平生长炉的下方设有坩埚支撑，所述坩埚支撑是以多条石墨条构成平行删状结构。