一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法技术

本发明专利技术公开了一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，包括以下步骤：根据生产环境和所需拉制的晶棒尺寸设定起始参数，起始参数包括埚转、晶转、氩气流量、炉压和拉速；随着晶棒生长长度逐渐增加，逐步提高埚转和拉速，逐步降低晶转，维持氩气流量和炉压不变；晶棒生长长度继续增加至第一长度，达到第一长度时硅熔料内的镓浓度增高、晶棒尾部电阻率衰减加快，此时随着晶棒继续生长逐步降低埚转、拉速、氩气流量和炉压，逐步提高晶转；晶棒生长至第二长度时开始收尾，达到第二长度时，硅熔料的余量小于初始的一半。通过以上方法生长的掺镓晶棒尾部电阻率更均匀，单位生长长度更长，同时节约原材料消耗量。消耗量。消耗量。

【技术实现步骤摘要】
一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法


[0001]本申请涉及单晶硅生产领域，尤其涉及一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法。

技术介绍

[0002]在太阳能利用领域，单晶硅是用于制作光伏太阳能电池的重要半导体材料，需要将生产的单晶硅棒切片后作为制作电池的基本材料，随着行业的不断发展，大尺寸单晶硅片因面积大、转换效率高等优点逐渐成为生产原材料的主流，对于大尺寸单晶片的需求也越来越大。目前生产单晶硅棒的主要方法是直拉法，将硅原料经熔料
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加料
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调温
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引晶
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放肩
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转肩
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等径
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收尾等工序进行生产，其中等径是整个单晶硅棒生长生产最重要也是用时最长的工序，等径工序能够生产的有效长度直接影响晶棒的成品率和单产，一般情况下等径工序能够生产的有效长度取决于单晶硅棒尾部的电阻率的分布，单晶硅棒尾部的径向电阻率越均匀，整根单晶硅棒可以生产越长的有效长度，而决定单晶硅棒电阻率的主要是硅熔料中的镓浓度，一般需要通过控制等径时埚转、晶转、氩气流量、炉压和拉速等参数来控制镓进入单晶硅棒，从而控制晶棒的尾部电阻率。
[0003]相比于传统技术在晶棒中掺硼，在晶棒中掺镓可以减小掺硼带来的较高的光衰减率的影响，但镓在硅熔料中分凝系数很小，现有技术生产的晶棒尾部的电阻率较高，尾部的边缘电阻率和中心电阻率的偏差较大，尾部的径向电阻率不均匀，晶棒的有效长度因此达不到要求长度被迫转下一步收尾工序，单晶硅棒的单产较低影响整体产能。针对以上问题，需要一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，来提升晶棒尾部径向电阻率的均匀性，提升单次晶棒生产的有效长度，提高生产效率和产能，并且降低原材料用量及生产能耗。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，其主要目的是解决现有技术生产的单晶硅棒尾部电阻率不够均匀，造成生产时被迫提前收尾，降低单产并影响整体的产能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本申请实施例提供一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，包括以下步骤：
[0007]S1、根据生产环境和所需拉制的晶棒尺寸设定起始参数，所述起始参数包括埚转、晶转、氩气流量、炉压和拉速；
[0008]S2、随着晶棒生长长度逐渐增加，逐步提高埚转和拉速，逐步降低晶转，维持氩气流量和炉压不变；
[0009]S3、晶棒生长长度继续增加至第一长度，达到所述第一长度时硅熔料内的镓浓度增高、晶棒尾部电阻率衰减加快，此时随着晶棒继续生长逐步降低埚转、拉速、氩气流量和炉压，逐步提高晶转；
[0010]S4、晶棒生长至第二长度时开始收尾，达到所述第二长度时，所述硅熔料的余量小于初始的一半。
[0011]优选的，在步骤S2中，逐步提高埚转并降低晶转，使硅熔料的强迫对流相对于自然
对流逐步增强。
[0012]优选的，在步骤S3中，逐步降低埚转并提高晶转，使硅熔料的强迫对流相对于自然对流逐步减弱。
[0013]优选的，在步骤S1中，所述起始参数包括埚转为5rpm，晶转为9rpm，氩气流量为90Slpm，炉压为13Torr，拉速为78mm/hr。
[0014]优选的，在步骤S2中，当晶棒生长长度在800
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2500mm时，拉速达到最高的98mm/hr并维持不变，埚转达到最高的8rpm并维持不变，晶转达到最低的7rpm并维持不变。
[0015]优选的，在步骤S3中，所述第一长度为2500mm，此时埚转降低至7.5rpm，拉速降低至94mm/hr，氩气流量降低至75Slpm，炉压降低至9Torr，晶转提高至9rpm。
[0016]优选的，在步骤S3中，当晶棒生长长度至3000mm时，拉速降低至最低的90mm/hr并维持不变，晶转提高至最高的12rpm并维持不变。
[0017]优选的，在步骤S4中，所述第二长度为3500mm，此时埚转降低至最低的6.5rpm并维持不变，氩气流量降低至最低的60Slpm并维持不变，炉压降低至最低的5Torr并维持不变。
[0018]相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
[0019]本申请实施例提供的一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，通过改变埚转、晶转、拉速、氩气流量和炉压，并且在合适的长度节点对以上参数进行调节，对于不同阶段的晶棒改变强迫对流相对于自然对流的强弱，并且在后期降低氩气流量和炉压，较为匹配埚内硅熔料和晶棒的参数属性，相比于现有技术，可以使得掺镓晶棒的尾部电阻率相比于现有技术更加均匀，晶棒的品质合格率提高，晶棒在现有长度上可以生长更长的长度，提升产能并且提高原料利用率，晶棒生长过程中的氩气消耗量也更低。
附图说明
[0020]利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0021]图1是本专利技术一种实施例的流程图。
具体实施方式
[0022]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]专利技术人发现，针对单晶硅生产
，相比于传统技术在晶棒中掺硼，在晶棒中掺镓可以减小掺硼带来的较高的光衰减率的影响，但镓在硅熔料中分凝系数很小，现有技
术生产的晶棒尾部的电阻率较高，尾部的边缘电阻率和中心电阻率的偏差较大，尾部的径向电阻率不均匀，晶棒的有效长度因此达不到要求长度被迫转下一步收尾工序，单晶硅棒的单产较低影响整体产能。
[0026]鉴于此，参照图1，本实施例提供一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，根据实际设备、生产环境以及所需拉制的晶棒尺寸设定最符合实际拉晶情况的起始参数，并在拉晶至第一长度之前逐步提高埚转和拉速、逐步降低晶转并且维持氩气流量和炉压不变，此过程内硅熔料内的镓浓度上升缓慢，晶棒尾部电阻率较为均匀，调节参数稳定拉晶环境，并且提高埚转降低晶转，使得外部对硅熔料产生的强迫对流大于硅熔料本身的自然对流，晶棒更容易长晶，提高拉速，加快长晶。达到第一长度之后，硅熔料内的镓浓度已较高，晶棒尾部电阻率上升加快、均匀性降低，此时逐渐降低埚转和拉速、提高晶转，保证本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据生产环境和所需拉制的晶棒尺寸设定起始参数，所述起始参数包括埚转、晶转、氩气流量、炉压和拉速；S2、随着晶棒生长长度逐渐增加，逐步提高埚转和拉速，逐步降低晶转，维持氩气流量和炉压不变；S3、晶棒生长长度继续增加至第一长度，达到所述第一长度时硅熔料内的镓浓度增高、晶棒尾部电阻率衰减加快，此时随着晶棒继续生长逐步降低埚转、拉速、氩气流量和炉压，逐步提高晶转；S4、晶棒生长至第二长度时开始收尾，达到所述第二长度时，所述硅熔料的余量小于初始的一半。2.如权利要求1所述的一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，在步骤S2中，逐步提高埚转并降低晶转，使硅熔料的强迫对流相对于自然对流逐步增强。3.如权利要求1所述的一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，在步骤S3中，逐步降低埚转并提高晶转，使硅熔料的强迫对流相对于自然对流逐步减弱。4.如权利要求1至3任一项所述的一种拉制大尺寸单晶硅棒的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述起始参数包括埚转为5rpm，晶转为9rpm，氩气流量为90Slpm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建强，徐志群，高彬彬，汪奇，马腾飞，
申请(专利权)人：高景太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：