[发明专利]一种单晶面积占比大、位错密度低的铸造单晶硅制备方法

说明书

本发明公开了一种单晶面积占比大、位错密度低的铸造单晶硅制备方法，籽晶拼接缝理想状态下，位错源产生的概率较小；实际操作中存在一定的误差，籽晶的拼接缝放大后观察无法形成绝对的“十字型”，相同籽晶连接在一起无法形成晶界，从而产生位错源；方法包括以下步骤：S1，直拉单晶棒截掉头尾后得到直拉单晶圆棒，沿不同旋转角度去除边皮得到无圆角的单晶方棒，加工得到0°籽晶、11.5°籽晶、23°籽晶、34.5°籽晶；S2，将四种籽晶依次铺设在坩埚底部，形成完整的籽晶层，每块籽晶的八个方向不与同种籽晶相连；S3，在所述籽晶层上放置原生多晶硅料和头尾边等循环料；S4，将所述装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭。

技术领域

本发明涉及光伏制造技术领域，尤其涉及一种单晶面积占比大、位错密度低的铸造单晶硅制备方法。

背景技术

目前生产铸造单晶的一般步骤为：在坩埚底部铺设一层单晶籽晶，在单晶籽晶上面装正常铸锭的头料、尾料、边皮和原生多晶硅料，采用半融工艺得到铸造单晶。其中籽晶层铺设至关重要，常规方法中籽晶分为两种，籽晶A：上表面为(100)晶向，单晶圆棒开方时与棱线夹角成A°，如图1所示；籽晶B：上表面为(100)晶向，单晶圆棒开方时与棱线夹角成B°，如图2所示，其中A与B大小不相等，籽晶A和籽晶B交替铺设在坩埚底部，形成籽晶层，如图3所示。肉眼观察到相邻四个籽晶形成“十字型”拼接缝，籽晶拼接缝理想状态下是绝对的“十字型”，如图4所示，在理想状态下，位错源产生的概率较小；但是在实际操作中存在一定的误差，籽晶的拼接缝放大后观察无法形成绝对的“十字型”，存在一种A籽晶与A籽晶连接在一起的情况，相同籽晶连接在一起无法形成晶界，从而产生位错源，如图5所示；另一种情况是B籽晶与B籽晶连接在一起，相同籽晶连接在一起无法形成晶界，从而产生位错源，如图6所示，位错源在后期长晶过程中会大量增殖，影响铸造单晶的晶体质量。铸造单晶的单晶面积也是考量铸造单晶质量的重要指标，在实际生产中经常会在晶界处产生生长面为非(100)晶向的晶粒，严重影响了铸造单晶的推广。

为了解决上述问题，本法明提供了一种铸造单晶的制备方法，采用本发明后，生产的铸造单晶硅片单晶面积占比大、位错密度低。

发明内容

本发明的目的是：提供一种单晶面积占比大、位错密度低的铸造单晶硅制备方法，包括以下步骤：

S1：直拉单晶棒截掉头尾后得到直拉单晶圆棒，如图7所示，四个小圆圈代表棱线，四条棱线连接成正方形，沿着此正方形去除边皮得到无圆角的单晶方棒，将单晶方棒沿垂直于晶体生长的方向截断成一定厚度的0°籽晶。

S2：直拉单晶棒截掉头尾后得到直拉单晶圆棒，如图8所示，四个小圆圈代表棱线，将四条棱线连接成的正方形顺时针方向旋转11.5°，沿着旋转11.5°后的正方形去除边皮得到无圆角的单晶方棒，将单晶方棒沿垂直于晶体生长的方向截断成一定厚度的11.5°籽晶。

S3：直拉单晶棒截掉头尾后得到直拉单晶圆棒，如图9所示，四个小圆圈代表棱线，将四条棱线连接成的正方形顺时针方向旋转23°，沿着旋转23°后的正方形去除边皮得到无圆角的单晶方棒，将单晶方棒沿垂直于晶体生长的方向截断成一定厚度的23°籽晶。

S4：直拉单晶棒截掉头尾后得到直拉单晶圆棒，如图10所示，四个小圆圈代表棱线，将四条棱线连接成的正方形顺时针方向旋转34.5°，沿着旋转34.5°后的正方形去除边皮得到无圆角的单晶方棒，将单晶方棒沿垂直于晶体生长的方向截断成一定厚度的34.5°籽晶。

S5：将0°籽晶、11.5°籽晶、23°籽晶、34.5°籽晶依次铺设在坩埚底部，每块籽晶的上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八个方向不与同种籽晶相连，直到把坩埚底部铺满，形成完整的籽晶铺设层,如图11所示。

S6：在所述籽晶铺设层上放置原生硅料和回收硅料，如图12所示。

S7：将所述装满多晶硅料的坩埚放入铸锭炉中，采用半融工艺得到铸造单晶硅锭。