[发明专利]大单晶比例铸锭单晶制备方法

说明书

本发明公开了大单晶比例铸锭单晶制备方法，首先制备籽晶并且进行籽晶熔接，籽晶熔接完成后，通过缓慢降温，使得籽晶先进行横向生长，即从籽晶的四个侧面向外进行生长，当晶体横向长满整个坩埚底部达到四面的坩埚壁时，筑基阶段完成后，晶体开始向上的垂直生长，直到晶体长到距顶部还有20～50mm时，保持顶部的正向温度梯度，以确保顶部硅液不会发生先行凝固成壳的情况，保持顶部温度1550℃，实现顶部定向加热，晶体开始生长，整个长晶过程会持续24小时左右；在1356℃退火2小时、并冷却10小时即得大单晶硅锭；本发明能够提高保证在用铸锭法进行单晶生长时，结合特定的坩埚结构，不会产生多晶形核，从源头上消除了铸锭单晶的多晶形核的可能性。

技术领域

本发明涉及硅晶体生长技术领域，具体涉及大单晶比例铸锭单晶制备方法。

背景技术

现有的单晶硅晶体生长主要采用CZ法直拉单晶生长方式。系采用石英玻璃坩埚承载多晶硅，在炉内熔化后，用籽晶从上方缓慢吊入硅液，经过缩颈、放肩工序后进行等径生长。籽晶通常是直径10毫米左右，长度约50～100毫米的单晶棒，用金属丝牵引从上至下放置到硅液中。

目前传统的铸锭单晶则同样是将多块籽晶平铺在坩埚底部的，籽晶的大小与铸锭后所切割的小硅方的平面尺寸相同，厚度在20毫米到50毫米之间；籽晶铺设的数量与坩埚的规格对应，比如G6坩埚铺设36块，G7坩埚铺49块，G8坩埚铺设64块；籽晶铺好后，上面放入多晶硅料，加热熔化(熔化是要保证所有籽晶的上部都熔化，但同时不得发生籽晶熔穿的情形)；然后通过底部冷却，晶体从底部的籽晶开始向上生长。

现在几乎所有的铸锭单晶硅的厂家都采取这种方式，对于籽晶的加工，只有尺寸的要求，没有的其它要求。鉴于以上缺陷，实有必要设计大单晶比例铸锭单晶制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供大单晶比例铸锭单晶制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大单晶比例铸锭单晶制备方法，包括如下步骤：

步骤1，制备籽晶：

(a)制备籽晶片：在单晶体进行定向选取，选取定晶向的单晶体、作为籽晶片原料，将籽晶片原料制成直径为10mm～20mm、厚度为3mm～5mm单晶片，然后进行表面光学抛光至表面粗糙度≤10nm，得到籽晶片；

(b)籽晶放置：将加工好的籽晶放入铸锭单晶专用的坩埚底部的籽晶槽内，放置时确保籽晶底部与坩埚底部无缝接触；

(c)装料：装入单晶硅前，用硅片盖住籽晶，勿使单晶硅料与籽晶发生撞击，以免损伤籽晶表面，导致籽晶内部产生位错；

(d)熔料：装料完成后开炉，进入熔料阶段时，注意坩埚顶部和底部的温度，要使得坩埚内的硅液内部保持向上的正向的垂直温度梯度；

(e)籽晶熔接：熔料接近结束时，坩埚底部的温度要始终保持在低于熔点的合适温度区间内，籽晶就能够与硅熔体产生正常的熔接，为下一步的晶体生长的筑基阶段做好准备；

(f)筑基：籽晶熔接完成后，首先底部缓慢降温，使得籽晶先进行横向生长，即从籽晶的四个侧面向外进行生长，当晶体横向长满整个坩埚底部达到四面的坩埚壁时，筑基阶段完成；

步骤2，晶体生长：

随后晶体开始向上的垂直生长，直到晶体长到距顶部还有20～50mm时，保持顶部的正向温度梯度，以确保顶部硅液不会发生先行凝固成壳的情况，保持顶部温度1550℃，实现顶部定向加热，晶体开始生长，整个长晶过程会持续24小时左右；在1356℃退火2小时、并冷却10小时即得大单晶硅锭；

步骤3，回收可重复使用的籽晶：