一种大尺寸单晶取段收尾结构制造技术

技术编号:24318924 阅读:12 留言:0更新日期:2020-05-29 16:15
本实用新型专利技术提供一种大尺寸单晶取段收尾结构,包括上段部和与所述上段部一体连接的下段部,所述上段部的高度大于所述下段部的高度,所述上段部最大直径与晶体等径段直径相同;所述下段部最大直径大于所述上段部最小直径且小于所述上段部最大直径;所述下段部中最大高度位于两侧最小高度之间,且从最小高度到最大高度之间为可变曲面。本实用新型专利技术提出的取段收尾结构为一种新型的收尾结构,尤其适用于大尺寸单晶晶体的收尾,解决了现有技术中收尾控制生产效率低的技术问题,适普性高且可控。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸单晶取段收尾结构
本技术属于直拉硅单晶炉所用配件
,尤其是涉及一种大尺寸单晶取段收尾结构。
技术介绍
中国专利CN106637402B公开提出单晶硅平收尾方法及制备方法,平收尾方法包括:关闭自动温度控制系统,停止坩埚上升;手动升温10~20℃,晶体提拉速度降低至0.1~0.4mm/min,保持晶体继续生长20~30min,晶体与固液界面接触的一端由凹面生长为平面;关闭晶体提拉速度的自动控制系统,手动降低提拉速度至小于0.1mm/min,保持晶体继续生长20~30min,晶体与固液界面接触的一端由平面生长为凸面;将坩埚一次性下降20~50mm,使晶体脱离坩埚内熔硅液面,降低晶体转速和坩坩埚转速速;晶体降温,继续提拉晶体获得产品。按照此方法获得的晶体尾部长度约为60mm,尾部用料约为2kg,收尾周期缩短至1-3h。这种收尾方法适应于小尺寸单晶的(直径<240mm)收尾,并不适合对直径为240-310mm的大尺寸单晶的收尾控制。同时因对于大尺寸单晶而言,这种方法会导致晶体位错的增加,也因晶体中心的热量不易散出,这种收尾方法晶体容易产生应力集中,增加收尾不良率,导致增加反切长度,产品利用率低。若采用目前常规收尾方法对大尺寸单晶进行收尾,收尾时长约3-4个小时,对于长晶的有效工时率就会降低,生产成本较高。故,如何提出一种适用于大尺寸单晶的取段收尾的控制方法,不采用收尾收尖,又能缩短工时且不产生位错,是目前急需要解决的技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的问题是提供一种大尺寸单晶取段收尾结构,尤其是适用于直径尺寸范围为240-310mm的单晶晶体的收尾,可以在1-1.5h内完成晶体的取段收尾工作,获得一种收尾但不收尖式结构的收尾形状,解决了现有技术中收尾控制生产效率低的技术问题。为解决上述技术问题,本技术采用的技术方案是:一种大尺寸单晶取段收尾结构,包括上段部和与所述上段部一体连接的下段部,所述上段部的高度大于所述下段部的高度,所述上段部最大直径与晶体等径段直径相同,所述上段部最小直径小于所述下段部最大直径,所述下段部最大直径小于所述上段部最大直径;所述下段部中最大高度位于两侧最小高度之间,且从最小高度到最大高度之间为可变曲面。进一步的,所述上段部为圆锥台形结构;所述上段部大径面为上端面,小径面为下端面。进一步的,所述上段部的上端面与所述等径段下端面一体连接。进一步的,在所述下段部直径从其最大直径开始逐渐缩小。进一步的,所述上段部的高度为30-50mm。进一步的,所述下段部的高度不大于2mm。进一步的,所述下段部中最大直径与最小直径差为10-30mm。进一步的,所述等径段直径为240-310mm。采用本技术取段收尾结构,尤其适用于大尺寸单晶晶体的收尾,解决了现有技术中收尾控制生产效率低的技术问题,适普性高且可控。附图说明图1是本技术一实施例的一种大尺寸单晶取段收尾结构的示意图;图2是本技术一实施例的晶体生长界面为凹向熔体的示意图;图3是本技术一实施例的晶体生长界面为平直固液面的示意图;图4是本技术一实施例的晶体生长界面为凸向熔体的示意图。图中:1、晶体11、等径段12、收尾段121、上段部121、下段部2、固液界面3、熔体4、坩埚具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。一种大尺寸单晶取段收尾结构,包括上段部121和与上段部121一体连接的下段部122,上段部121和下段部122共同组成收尾段12。其中,上段部121的上端面与晶体1中等径段11的下端面一体连接。上段部121为倒锥形的圆锥台形结构,上段部121的大径面为上端面,小径面为下端面。上段部121的高度H1大于下段部H2的高度;上段部121的最大直径D1与晶体1的等径段11的直径相同;下段部122的最大直径D3大于上段部121的最小直径D2且小于上段部121的最大直径D1。下段部122中的最大高度位于两侧最小高度之间,且从最小高度到最大高度之间为可变曲面;下段部122的直径从最大直径D3开始逐渐缩小。同时,上段部121最小直径D2比最大直径D1小10-30mm,且上段部121的高度H1为30-50mm;下段部122高度H2不大于2mm。本实施例取段收尾结构,尤其适用于大尺寸单晶晶体的收尾,解决了现有技术中收尾控制生产效率低的技术问题,适普性高且可控。本技术提出一种大尺寸单晶取段收尾的控制方法,包括如下步骤:S1:手动点击开始收尾按钮,同时保持直径控制模块持续运行,快速升高主加热器功率,手动设置收尾初始晶体拉速并缓慢升高,晶体1的直径逐渐缩小至上段部121的收尾结束,晶体1的直径逐渐缩小,上段部121中晶体1的收尾形状为圆锥台形结构,如图1所示。其中,上段部121的收尾持续时间大于下段部122的收尾持续时间;晶体1在上段部121中的初始拉速大于在下段部122中的初始拉速;晶体1在上段部121中收尾高度H1大于在下段部122中收尾高度H2,而且晶体1在上段部121中收尾的最小直径D2小于在下段部122中收尾的最大直径D3。具体地,晶体生长界面也称为固液界面,是硅从液相转换为固相的分界面。晶体生长界面处的温度与硅熔点的温度差是晶体生长的原始动力,晶体生长界面分三种形状,分别为平直的固液界面、凹向熔体和凸向熔体,如图2-4所示,则晶体生长界面处的热平衡直接影响着晶体生长界面的形状。在晶体等径段11的生长过程中,晶体生长界面的形状越平直,所制备晶体的品质越良好。而实际晶体生长界面容易表现出非稳定性,晶体生长界面并不是一直稳定不变的,而是随晶体生长过程及生长环境的改变而发生变化,即使出现了平直的固液界面形状,其在晶体生长过程中在时间上也是难以长期维持。从熔体3中进入界面的热量以及从生长界面进入晶体中的热量直接影响着对晶体生长界面处的热平衡。在等径段11的后期,随着坩埚4内熔体逐步减少和晶体1长度逐步增大,固液界面2下方的熔体3在晶体1旋转的驱动下向上流动,这将把坩埚4下壁附近的熔体3自下而上带至生长界面附近,热量将通过熔体3以对流的方式进入生长界面附近,在增加进入生长界面热量的同时使得界面向晶体1侧移动形成凹向熔体3的面,即凹面。同时对于大尺寸单晶而言,直径越大需要的晶体1的转速越大,在晶体1旋转的作用下,固液界面2下方的熔体3在晶体1的旋转的作用下沿Z轴向上流动,热量将通过熔体3以对流的方式进入生长界面附近,使得界面上靠近晶体1边沿的散热比中心快,固液界面2即晶体生长界面的形状是凹向熔体并不断向晶体一侧移动,如图2所示。待开始收尾时,需手动点击开始收尾按钮,同时保持直径控制模块持续运行且停止坩埚4上升,晶体1的生长在收尾段11与等径段12结束时相比,在热场环境大致不变的前提下,除了补偿生长过程中因硅料减少引起的传热损失外,还需要更高的温度使晶体1的直径缩小。因此,必须在等径段11的末段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸单晶取段收尾结构,其特征在于,包括上段部和与所述上段部一体连接的下段部,所述上段部的高度大于所述下段部的高度,所述上段部最大直径与晶体等径段直径相同;所述下段部最大直径大于所述上段部最小直径且小于所述上段部最大直径;所述下段部中最大高度位于两侧最小高度之间,且从最小高度到最大高度之间为可变曲面。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸单晶取段收尾结构,其特征在于,包括上段部和与所述上段部一体连接的下段部,所述上段部的高度大于所述下段部的高度,所述上段部最大直径与晶体等径段直径相同;所述下段部最大直径大于所述上段部最小直径且小于所述上段部最大直径;所述下段部中最大高度位于两侧最小高度之间,且从最小高度到最大高度之间为可变曲面。


2.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶取段收尾结构,其特征在于,所述上段部为圆锥台形结构;所述上段部大径面为上端面,小径面为下端面。


3.根据权利要求2所述的一种大尺寸单晶取段收尾结构,其特征在于,所述上段部的上端面与所述等径段下端面一体连接。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭谦张文霞高润飞王林徐强霍志强韩凯武志军郭志荣张石晶
申请(专利权)人:内蒙古中环光伏材料有限公司
类型:新型
国别省市:内蒙;15

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