一种单晶硅拉晶工艺方法技术

本申请提供一种掺有挥发性掺杂剂单晶硅拉晶工艺方法，所述拉晶工艺方法包括在晶体生长的等径阶段单晶炉采用不超过18Torr的低炉压，单晶炉炉内通入氩气流量保持在恒定范围内。本申请实现在较低炉压下进行等径拉晶。通过本申请的工艺方法，可以降低掺有挥发性掺杂剂，尤其是镓的单晶的轴向电阻率衰减斜率，提高其电阻率有效长度。高其电阻率有效长度。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅拉晶工艺方法
[0001]本申请是申请号为202110984273.4、公开号为CN113652737A、申请日为2021.8.25、专利技术名称为“一种单晶硅拉晶工艺方法”的中国专利申请的分案申请。


[0002]本申请属于单晶硅生长
，尤其涉及一种给定目标电阻率的CZ拉制掺有掺杂剂(包括挥发性掺杂剂)的单晶硅拉晶工艺方法，特别涉及掺镓单晶硅拉晶工艺方法。在晶体生长工艺中控制晶棒的头部电阻率准确性，提高生产效率和成品率。

技术介绍

[0003]随着全球气候变化带来的环境危机和化石能源过度开采引起的能源危机，人们越来越重视清洁能源的发展，而光伏发电作为最具代表性的清洁能源，日益受到全球的重视并得到大力发展。
[0004]目前，光伏发电主要的基础材料为掺镓的P型单晶，相比传统的掺硼单晶，由于其避免了BO复合体的产生，有效降低了初始光致衰减(LID)，保证了P型光伏组件能够长期保持高效稳定可靠运行。
[0005]然而，镓的分凝系数很低，只有0.008。掺镓单晶头部与尾部电阻率一般分别设定为1.0和0.4，根据分凝原理可知，在晶棒生长过程中，晶棒的电阻率会随其长度增长而逐渐降低，限制了电阻率有效范围内的晶棒长度，同时氧含量增加，晶棒少子寿命变低。

技术实现思路

[0006]本方案旨在解决掺有掺杂剂(尤其是挥发性掺杂剂，如镓)单晶轴向电阻率衰减速度较快，电阻率有效长度范围在原理上受限制的问题、氧含量增加及少子寿命变低的问题。
[0007]本专利技术具体技术方案如下：
[0008]1.一种单晶硅拉晶工艺方法，所述拉晶工艺方法包括在晶体生长的等径阶段单晶炉炉压不超过18Torr，单晶炉炉内通入氩气流量保持在恒定范围内，所述单晶硅掺有掺杂剂。
[0009]2.根据项1所述的单晶硅拉晶工艺方法，在晶体生长的等径阶段随晶棒长度增加逐步降低单晶炉炉压。
[0010]3.根据项2所述的单晶硅拉晶工艺方法，在晶体生长的等径阶段单晶炉炉压不超过15Torr；优选地，单晶炉炉压不超过10Torr。
[0011]4.根据项2所述的单晶硅拉晶工艺方法，当单晶硅等径长度在大于0mm且小于250mm范围内任一长度时，控制单晶炉炉压为U
5a
，U
5a
取值在8
‑
15Torr范围内；当单晶硅等径长度在大于或等于250mm且小于600mm范围内时，控制单晶炉炉压为U
5b
，U
5b
取值在4
‑
12Torr范围内；当单晶硅等径长度在600mm及以上时，控制单晶炉炉压为U
5c
，U
5c
取值在2
‑
8Torr范围内；其中U
5c
<U
5b
<U
5a
。
[0012]5.根据项2所述的单晶硅拉晶工艺方法，逐步降低单晶炉炉压的过程包括：
[0013]当晶体生长到预设长度时，获取单晶炉炉压值U；
[0014]比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U5，当U＞U5时，降低炉压直至U≤U5。
[0015]6.根据项5所述的单晶硅拉晶工艺方法，逐步降低单晶炉炉压的过程包括：
[0016]当晶体生长到预设长度时，获取单晶炉炉压值U；
[0017]比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U5，
[0018]当U≤U5时，保持真空泵频率不变；
[0019]当U＞U5时，增大真空泵频率，随后检测单晶炉炉压U，并比较U和U5的大小，当U≤U5时，保持真空泵频率不变。
[0020]7.根据项5所述的单晶硅拉晶工艺方法，逐步降低单晶炉炉压的过程包括：
[0021]当单晶硅等径长度生长到大于或等于100mm且小于350mm范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
51
，当U＞U
51
时，降低炉压直至U≤U
51
，其中U
51
取值在6
‑
14Torr范围内，优选U
51
取值在8
‑
12Torr范围内；
[0022]当单晶硅等径长度生长到大于或等于350mm且小于600mm范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
52
，当U＞U
52
时，降低炉压直至U≤U
52
，其中U
52
取值在4
‑
10Torr范围内，优选U
52
取值在5
‑
8Torr范围内；
[0023]当单晶硅等径长度生长到大于或等于600mm范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
53
，当U＞U
53
时，降低炉压直至U≤U
53
，其中U
53
取值在2
‑
8Torr范围内，优选U
53
取值在2
‑
6Torr范围内；
[0024]其中U
53
<U
52
<U
51
。
[0025]8.根据项5所述的单晶硅拉晶工艺方法，逐步降低单晶炉炉压的过程包括：
[0026]当单晶硅等径长度为小于总晶棒长度10％范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
51
，当U＞U
51
时，降低炉压直至U≤U
51
，其中U
51
取值在4
‑
10Torr范围内；
[0027]当单晶硅等径长度为大于或等于总晶棒长度10％且小于总晶棒长度45％范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
52
，当U＞U
52
时，降低炉压直至U≤U
52
，其中U
52
取值在2
‑
4Torr范围内；
[0028]当单晶硅等径长度为大于或等于总晶棒长度45％范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
53
，当U＞U
53
时，降低炉压直至U≤U
53
，其中U
53
取值在0
‑
2Torr范围内；
[0029]其中U
53
<U
52
<U
51
。
[0030]9.根据项5所述的单晶硅拉晶工艺方法，
[0031]当单晶硅等径长度小于总晶棒长度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅拉晶工艺方法，其特征在于，所述拉晶工艺方法包括在晶体生长的等径阶段单晶炉炉压不超过18Torr，单晶炉炉内通入氩气流量保持在恒定范围内，所述单晶硅掺有掺杂剂；在晶体生长的等径阶段随晶棒长度增加逐步降低单晶炉炉压；逐步降低单晶炉炉压的过程包括：当晶体生长到预设长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U5，当U＞U5时，降低炉压直至U≤U5；当单晶硅等径长度小于总晶棒长度10％范围内任一长度时，控制单晶炉炉压为U
S501
，U
S501
不超过500mTorr；当单晶硅等径长度大于或等于总晶棒长度10％且小于总晶棒长度45％范围内任一长度时，控制单晶炉炉压为U
S502
，U
S502
不超过300mTorr；当单晶硅等径长度大于或等于总晶棒长度45％范围内任一长度时，控制单晶炉炉压为U
S503
，U
S503
不超过100mTorr；其中U
S503
<U
S502
<U
S501
。2.根据权利要求1所述的单晶硅拉晶工艺方法，其特征在于，逐步降低单晶炉炉压的过程包括：当晶体生长到预设长度时，获取单晶炉炉压值U；比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U5，当U≤U5时，保持真空泵频率不变；当U＞U5时，增大真空泵频率，随后检测单晶炉炉压U，并比较U和U5的大小，当U≤U5时，保持真空泵频率不变。3.根据权利要求1所述的单晶硅拉晶工艺方法，其特征在于，当单晶硅等径长度小于总晶棒长度10％范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U，比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
S51
，当U＞U
S51
时，降低炉压直至U≤U
S51
，U
S51
不超过500mTorr；当单晶硅等径长度大于或等于总晶棒长度10％且小于总晶棒长度45％范围内任一长度时，获取单晶炉炉压值U，比较获取的单晶炉炉压值U与预设的炉压值U
S52
，当U＞U
S52
时，降低炉压直至U≤U
S52
，U
S52
不超过300mTorr；当单晶硅等径长度大于或等于总晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，谢志宴，靳乾，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：