一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法技术

本发明专利技术涉及一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，包括融料，稳温，引晶，放肩，转肩，等径和收尾，拉晶过程保持氩气流量为90-120SLPM，保持炉压25Mpa，其中稳温，引晶，放肩阶段保持氩气流量为100-120SLPM；转肩阶段保持氩气流量为100-110SLPM；等径阶段保持氩气流量为90-100SLPM。本发明专利技术的有益效果是：采用大氩气流量和大炉压能够满足大尺寸单晶硅棒的生长需求，单晶硅棒散热较快，能够实现高拉速，并且炉内温度比较稳定，有利于单晶生长，成晶率更高；通过增大生产过程中氩气流量和炉压保证炉内压力气流更加恒定；并且为了尽量避免造成能源浪费，采用阶段式流量方法，满足大尺寸单晶硅棒的生产需求，还能尽可能节约能源。还能尽可能节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法


[0001]本专利技术属于直拉硅单晶
，尤其是涉及一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法。

技术介绍

[0002]在现有的技术中拉制常规尺寸单晶使用的是小氩气流量、小炉压工艺来实现单晶硅棒的生长，通常采用45-60SLPM的氩气流量，炉内气压保持在11MPa左右。但是使用这样的氩气流量和炉内压用来生产大尺寸(240mm-310mm)单晶硅棒，会导致炉内气流不稳定，容易产生液面抖动的情况；并且由于产生的硅棒较粗，小氩气流量和小炉压会导致节流阀开度大，从而堵塞管道，炉内的废弃及产生的杂质不能及时排出，影响成晶率；并且由于气流的作用，稳温时籽晶会出现晃动，稳温时间过长也会影响放肩成活率，这样的生产环境导致生产的硅棒头部和尾部的缺陷较多，位错较多；另外由于单晶直径的增加，使得热应力加大，小氩气流量和小炉压会导致液面上方单晶炸裂。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，包括融料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径和收尾，稳温、引晶、放肩、转肩、等径过程保持上氩气流量为90-120SLPM，保持炉压25Mpa。
[0005]优选地，稳温、引晶、放肩阶段保持上氩气流量为100-120SLPM；转肩阶段保持上氩气流量为100-110SLPM；等径阶段保持上氩气流量为90-100SLPM。
[0006]优选地，融料和收尾阶段保持上氩气流量为90-120SLPM。
[0007]优选地，融料和收尾阶段保持上氩气流量为60-80SLPM。
[0008]优选地，下氩气流量为20-30SLPM。
[0009]优选地，引晶阶段熔接直径上限为16.5mm，熔接直径下限为13mm，最小直径值为10mm。
[0010]优选地，引晶增益值为0.085。
[0011]本专利技术具有的优点和积极效果是：采用大氩气流量和大炉压能够满足大尺寸单晶硅棒的生长需求，单晶硅棒散热较快，能够实现高拉速，并且炉内温度比较稳定，有利于单晶生长，成晶率更高；通过增大生产过程中氩气流量和炉压保证炉内压力气流更加恒定；并且为了尽量避免造成能源浪费，采用阶段式流量方法，满足大尺寸单晶硅棒的生产需求，还能尽可能节约能源。
具体实施方式
[0012]本专利技术涉及一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，用于生产直径为240mm-310mm的单晶硅棒。采用现有用于常规尺寸硅棒的氩气标准和炉压标准无法生产高品质的
单晶硅棒，为了能够稳定生产出高品质的大尺寸硅棒，本方案通过使用大氩气流量和大炉压实现这一目的。
[0013]拉制单晶包括融料，稳温，引晶，放肩，转肩，等径和收尾，拉晶过程保持氩气流量为90-120SLPM，与传统工艺中45-60SLPM比较，其氩气流量和炉压明显提高了，常规尺寸单晶拉晶过程中过大的氩气流量导致易结晶，另外过大的氩气流量会降低炉内温度，因此本方案中为了适应大尺寸硅棒的拉晶采用的这样的大氩气流量，增加了拉晶过程的稳定性，在大炉压的协同作用下不会出现结晶现象，保持炉压25Mpa。尤其使用的氩气流量为大流量，可在整个拉晶过程中均采用这样的高氩气流量，为了降低不必要的浪费，可在各个阶段对所使用氩气进行调整，使得其既能够满足大尺寸拉晶的需要，也能够尽量降低成本。融料阶段可使用较低的氩气流量，不低于45SLPM即可，为了能够与后续阶段平稳过渡，采用60-80SLPM，稳温，引晶，放肩阶段均为成晶的关键步骤，对环境稳定性要求比较高，为了保证拉晶环境的稳定性，保持氩气流量为100-120SLPM，转肩阶段可采用稍低的氩气流量，采用100-110SLPM，等径阶段可选择90-100SLPM，保持晶棒长度快速增长过程中的稳定环境；收尾阶段保证不会发生位错即可，在这一阶段可采用较低的氩气流量，可采用60-80SLPM。以上限定的均为反应过程中通入上氩气的流量值，拉制过程中还可持续充入20-30SLPM的下氩气，用来平衡上氩气，恒定炉内气流。
[0014]为了保证大尺寸硅棒拉制过程的成晶率，避免变晶，缩短稳温溶熔接的用时，限定引晶阶段熔接直径上限为16.5mm，熔接直径下限为13mm，最小直径值为10mm。控制引晶增益值为0.085，在大氩气流量环境中能够显著提高熔接成晶率，从而实现高效熔接，
[0015]下面通过具体实施例对本专利技术方案做出进一步说明。
[0016]实施例1
[0017]一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，具体制备方法包括融料，稳温，引晶，放肩，转肩，等径和收尾；
[0018]融料阶段：将硅块放置到石英坩埚中，冲入氩气，增压到25MPa后加热融化形成均一的硅熔体，融料起始阶段控制氩气流量为60SLPM，随着硅块的融化，增加氩气流量，当融料阶段完成后控制氩气流量到80SLPM，为后面稳温阶段显著提升的大氩气流量做好准备；
[0019]稳温阶段：热场稳定到合适的引晶温度，为籽晶与硅熔体熔接做好准备，稳温阶段迅速将氩气流量由熔融阶段的80SLPM上升到100SLPM；
[0020]引晶阶段：籽晶与硅熔体熔接，排除固液接触时产生的位错，控制引晶阶段氩气流量为100-110SLPM，最高不得超过120SLPM，为熔接过程提供一个稳定的环境避免籽晶在溶解过程中出现晃动，为了提高成晶率，控制熔接直径上限为16.5mm，熔接直径下限为13mm，最小直径值为10mm，调整引晶增益值为0.085；
[0021]放肩阶段：调整温度和拉速，将直径放大到所需晶体直径，单晶硅棒直径为240-310mm，放肩阶段控制氩气流量为100-120SLPM；
[0022]转肩阶段：晶体直径达到规定要求后，调节拉速和温度，进行转肩，使得晶体能够进入到等直径生长的阶段，转肩阶段控制氩气流量为100-100SLPM；
[0023]等径阶段：硅棒达到规定直径后进入等径阶段，通过控制单晶硅棒的拉速和炉内熔体的温度控制单晶生长过程，这一阶段晶体生长趋于稳定，可稍微降低氩气流量，保持氩气流量为90-100SLPM；
[0024]收尾阶段：随着晶体生长，坩埚中熔硅不断减少，剩料到达一定重量后，通过改变拉速和温度使单晶硅棒直径变小，通过减少提拉断时的热冲击减少晶体脱离液面时产生的位错，这一阶段可将氩气流量降低到60-80SLPM。
[0025]上述各个阶段通入阶段变化的氩气的同时还需全程通入下氩气，下氩气为20-30SLPM。
[0026]实施例2
[0027]一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，具体制备方法包括融料，稳温，引晶，放肩，转肩，等径和收尾；
[0028]融料阶段：将硅块放置到石英坩埚中，冲入氩气，增压到25MPa后加热融化形成均一的硅熔体；
[0029]稳温阶段：热场稳定到合适的引晶温度，为籽晶与硅熔体熔接做好准备；
[0030]引晶阶段：籽晶与硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，其特征在于：包括融料、稳温、引晶、放肩、转肩、等径和收尾，稳温、引晶、放肩、转肩、等径过程保持上氩气流量为90-120SLPM，保持炉压25Mpa。2.根据权利要求1所述的大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，其特征在于：稳温、引晶、放肩阶段保持上氩气流量为100-120SLPM；所述转肩阶段保持上氩气流量为100-110SLPM；所述等径阶段保持上氩气流量为90-100SLPM。3.根据权利要求2所述的大尺寸单晶硅棒大氩气流量拉晶方法，其特征在于：融料和收尾阶段保持上氩气流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋瑞强，张文霞，高润飞，徐强，武志军，郭谦，郭志荣，韩凯，赵志远，
申请(专利权)人：内蒙古中环光伏材料有限公司，
类型：发明
国别省市：