一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒技术

本申请提供一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒。本申请的方法包括：在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中通入氢气；在引晶、扩肩、转肩的过程中将坩埚转速从第一埚转调整至第二埚转，并在扩肩过程中降低温度，在转肩过程中保持该温度不变在等径步骤中坩埚转速从第二埚转调整至第三埚转，并继续降低温度，直至收尾结束；在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中还需通入氩气。本申请能够通过氢还原法来降低晶棒中的氧含量，有利于单晶生长，减少不良品产生，提高晶棒产品质量。提高晶棒产品质量。提高晶棒产品质量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒


[0001]本申请属于太阳能直拉硅单晶制造、直拉半导体硅单晶制造
，尤其是涉及一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒。

技术介绍

[0002]直拉单晶硅中的关键产品特性包括氧含量、碳含量、少子寿命、电阻率、缺陷。其中，氧含量的来源是石英坩埚与硅原料反应产生SiO融入，在高温中，大部分的SiO由熔体自由表面挥发，而在固液界面前端扩散边界层的SiO分解后氧原子会由偏析现象进入晶棒中。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒，有效的解决现有技术的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种降低单晶硅氧含量的方法，包括：
[0005]在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中通入氢气；
[0006]在引晶、扩肩、转肩的过程中将坩埚转速从第一埚转调整至第二埚转，并在扩肩过程中降低温度，在转肩过程中保持该温度不变；
[0007]在等径步骤中所述坩埚转速从所述第二埚转调整至第三埚转，并继续降低温度，直至收尾结束；
[0008]在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中还需通入氩气。
[0009]在一些实施例中，所述氢气与所述氩气的通入比例范围为1:9～5:5。
[0010]在一些实施例中，含有所述氢气与所述氩气形成的混合气流量范围为85～120slpm。
[0011]在一些实施例中，所述氢气与所述氩气的通入比例范围为1:9～2:5。
[0012]在一些实施例中，含有所述氢气与所述氩气形成的混合气流量范围为95～110slpm。
[0013]在一些实施例中，所述第一埚转的范围为9～14r/min。
[0014]在一些实施例中，所述第二埚的范围为7～12r/min。
[0015]在一些实施例中，所述第三埚转的范围为6～10r/min。
[0016]在一些实施例中，所述第二埚转低于所述第一埚转。
[0017]在一些实施例中，所述第三埚转低于所述第二埚转。
[0018]在一些实施例中，所述第二埚转与所述第一埚转的差速≤2r/min。
[0019]在一些实施例中，所述第二埚转与所述第三埚转的差速≥3r/min。
[0020]在一些实施例中，所述第三埚转范围为7～9r/min。
[0021]在一些实施例中，所述扩肩过程中降低加热器的第一功率所述第一功率的降幅范
围为10～25kw。
[0022]在一些实施例中，所述扩肩过程中降低加热器的第一功率；所述第一功率的降幅范围为15～20kw。
[0023]在一些实施例中，所述等径过程中降低加热器的第二功率，所述第二功率的降幅范围为1～5kW。
[0024]在一些实施例中，在所述等径步骤中，所述继续降低温度后，还包括升温步骤，包括：
[0025]当0＜H1≤0.4H2，降低加热器的第二功率，所述第二功率的降幅为1～5kW；
[0026]当0.4H2＜H1≤H2，增加加热器的第三功率，所述第三功率的增幅为2～3kW；
[0027]其中，H1为拉晶长度，H2为目标晶棒总长度。
[0028]在一些实施例中，所述等径过程中，拉速范围为1.4～2.2mm/min。
[0029]在一些实施例中，所述等径过程中：
[0030]当0＜H1≤0.3H2，拉速范围为1.4～1.7mm/min；
[0031]当0.3H2＜H1≤H2，拉速范围为1.6～2.2mm/min；
[0032]其中，H1为拉晶长度，H2为目标晶棒总长度。
[0033]在一些实施例中，所述等径过程中，当0＜H1≤0.5H2，所述第一拉速低于所述第二拉速。
[0034]在一些实施例中，在所述扩肩、转肩和等径步骤中通入含有氢气与氩气的混合气。
[0035]在一些实施例中，所述等径过程中，当0.3H2＜H1≤H2，仅通入所述氩气。
[0036]在一些实施例中，所述引晶过程中采用所述第一埚转，在所述放肩和所述转肩过程中，将所述第一埚转调整为所述第二埚转。
[0037]相应地，本申请所述的降低单晶硅氧含量的方法，包括：
[0038]在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中通入含氢气体；
[0039]在引晶、扩肩、转肩的过程中将坩埚转速从第一埚转调整至第二埚转，并在扩肩过程中降低温度，在转肩过程中保持该温度不变；
[0040]在等径步骤中所述坩埚转速从所述第二埚转调整至第三埚转，并继续降低温度，直至收尾结束。
[0041]相应地，本申请实施例还提供了一种晶棒，所述晶棒由上述的制备方法制备得到。
[0042]有益效果：本申请提供了一种降低单晶硅氧含量的方法及晶棒。本申请的方法包括：在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中通入氢气；在引晶、扩肩、转肩的过程中将坩埚转速从第一埚转调整至第二埚转，并在扩肩过程中降低温度，在转肩过程中保持该温度不变；在等径步骤中坩埚转速从第二埚转调整至第三埚转，并继续降低温度，直至收尾结束，在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中还需通入氩气。本申请在生产单晶硅时，氢气能够通过氢还原法来降低单晶中的氧含量，减少氧沉淀对单晶硅的机械强度破坏作用，有利于单晶生长，减少不良品产生，提高晶棒产品质量。
附图说明
[0043]图1为本申请晶棒制备过程结构示意图；
[0044]图中，100～晶棒。
具体实施方式
[0045]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明：
[0046]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例和对比例的目的，并不是旨在限制本申请的保护范围。除非另有定义，以下实施例中的其他参数等都可以从现有技术中所得或根据已报导的方法所得。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本申请的各种实施例可以以一个范围的型式存在；应当理解，以一范围型式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所数范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
[0047]现有技术中，晶棒中氧的主要来源是石英坩埚与硅原料反应产生SiO融入。在1400℃高温下，硅熔体和石英坩埚进行化学反应：
[0048]Si+SiO2→
2SiO SiO
→
Si+O
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，包括：在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中通入氢气；在引晶、扩肩、转肩的过程中将坩埚转速从第一埚转调整至第二埚转，并在扩肩过程中降低温度，在转肩过程中保持该温度不变；在等径步骤中所述坩埚转速从所述第二埚转调整至第三埚转，并继续降低温度，直至收尾结束；在化料、复投、熔接、引晶、扩肩、转肩以及等径的任意一个或几个步骤中还需通入氩气。2.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述氢气与所述氩气的通入比例范围为1:9～5:5；和/或，含有所述氢气与所述氩气的混合气流量范围为85～120slpm。3.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述氢气与所述氩气的通入比例范围为1:9～2:5；和/或，含有所述氢气与所述氩气的混合气流量范围为95～110slpm。4.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述第一埚转的范围为9～14r/min；和/或，所述第二埚转的范围为7～12r/min；和/或，所述第三埚转的范围为6～10r/min。5.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述第二埚转低于所述第一埚转。6.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述第三埚转低于所述第二埚转。7.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述第二埚转与所述第一埚转的差速≤2r/min；和/或，所述第二埚转与所述第三埚转的差速≥3r/min。8.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述第三埚转范围为7～9r/min。9.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述扩肩过程中降低加热器的第一功率；所述第一功率的降幅范围为10～25kW；或者，所述扩肩过程中降低加热器的第一功率；所述第一功率的降幅范围为15～20kW。10.根据权利要求1所述的降低单晶硅氧含量的方法，其特征在于，所述等径过程中降低加热器的第二功率，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文霞，陈永亮，康学兵，郭谦，王林，
申请(专利权)人：内蒙古中环晶体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：