[发明专利]一种全氮生长直拉硅单晶的方法

说明书

本发明提供一种全氮生长直拉硅单晶的方法，包括熔化、稳温、引晶、放肩、转肩、等径、收尾、等步骤，其特征在于，等径步骤分为三个阶段，其中，第二阶段为：等径200mm至等径2000mm，输入气体全部为氮气，晶体生长速度大于84mm/hr。本发明的有益效果是采用此生产方法制成的硅单晶制成的电池片，破片率降低2％，光衰低于1.7％、转化率大于21％，均符合行业标准，在降低生产成本的同时，提高氮气拉晶成晶率，满足使用需求，成本至少降低6.25％。

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种全氮生长直拉硅单晶的方法。

背景技术

单晶硅生产的过程中，晶体生长过程中，需要通入保护气，从而带走生产过程中的杂质并且降低单晶温度，由于氩气的价格相对较高，大大增加了拉单晶的成本，因此，在单晶硅的生产过程中采用氮气替代氩气作为保护气，或者采用氩气与氮气的混合气作为保护气，在现有技术，存在以下问题：

1.由于使用氮气替代氩气作为保护气，存在氮气与熔体的硅反应，从而影响产品的品质；

2.由于通入氩气与氮气的混合气作为保护气，气体控制的过程中，氮气气源与氩气气源的不精确控制，导致成本进一步增加，并且产品品质得不到有效的改善；

3.在单晶硅生产的过程中，由于氮气通入量太多，易与晶硅反应生成氮化硅杂质导致晶体硅断苞。

发明内容

本发明的目的是要解决背景技术中的问题，提供一种全氮生长直拉硅单晶的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全氮生长直拉硅单晶的方法，依次包括熔化、稳温、引晶、放肩等径和收尾步骤，等径步骤分为三个阶段，其中，第二阶段为：等径200mm至等径2000mm，输入气体全部为氮气，晶体生长速度大于84mm/hr。

进一步地，等径步骤还包括：

第一阶段：等径开始直至等径200mm时，逐渐减小氩气输入量，逐渐增加氮气输入量直至输入气体全部为氮气；

第三阶段：等径2000mm至等径结束，逐渐减小氮气输入量，增加氩气输入量，直至等径结束。

进一步地，所述第一阶段与所述第三阶段，输入氮气与氩气的总流量为50slpm-120slpm，保持炉体内压力9Torr-11Torr。

进一步地，所述第二阶段输入氮气的流量为50slpm-120slpm，保持炉体内压力9Torr-11Torr。

进一步地，在熔化、稳温、引晶、放肩和收尾中，向炉体内通入50slpm-120slpm流量的氩气，并保持炉体内压力9Torr-11Torr。

进一步地，所用氮气气源压力与氩气气源压力相等，该压力为0.5Mpa-0.7Mpa。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.采用此生产方法在靠近熔体的位置，采用氩气作为保护气，防止氮气与熔体反应，在硅单晶生长稳定时，等径开始直至等径200mm时逐渐增加氮气的通入量，减少氩气的通入量，从而降低氮气与晶硅的反应程度，减少在单晶硅生产的过程中氮化硅杂质的生成，改善了晶体硅成晶情况。

2.通入氮气作为保护气，位错激活能比常规单晶的要高，塑性变形能通过位错滑移释放较常规单晶快，硅单晶的等径200mm至等径2000mm，输入气体全部为氮气，同时输入氮气的流量为50slpm，保持炉体内压力11Torr，因此提高了硅片机械性能，减少硅片碎片率。

3.采用此生产方法制成的硅单晶制成的电池片，光衰低于1.7％、转化率大于21％，均符合行业标准，在降低生产成本的同时，破片率降低2％，满足使用需求，成本至少降低6.25％。

附图说明