大单晶比例铸锭单晶制备方法技术

本发明专利技术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；本发明专利技术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。核的可能性。

【技术实现步骤摘要】
大单晶比例铸锭单晶制备方法


[0001]本专利技术涉及硅晶体生长
，具体涉及大单晶比例铸锭单晶制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大单晶比例铸锭单晶制备方法，其特征在于，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：沿着铸件晶体切开，并从所述铸件晶体顶部的一端切除2mm后作为重复使用的籽晶坯料；砂纸打磨所述籽晶坯料的圆柱表面，使该籽晶坯料的直径减小0.2mm；得到回收的籽晶；步骤4，制备第二个大单晶样品：将步骤3回收的籽晶装入放入铸锭单晶专用的坩埚底部的籽晶槽内，并将装填有籽晶的籽晶槽放入定向凝固炉上的水冷铜板上；调节定向凝固炉保温温度为1550℃使所述籽晶部分熔化，形成糊状区，随后保温60min；取高温单晶，在坩埚中熔炼，获得熔融高温单晶熔液；待定向凝固炉保温结束后将熔融高温单晶溶液浇注到模壳内与籽晶熔化部分形成整体，静置10min；以100μm/s的速度向下抽拉，所述高温单晶溶液从籽晶未熔部分开始向上凝固，获得单晶铸件；抽拉结束后，待加热炉冷却至300℃后取出带有模壳的单晶铸件；...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩科选，薛赓，
申请(专利权)人：苏州步科斯新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：