专利名称：一种cz直拉法太阳能单晶生长工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及太阳能用单晶硅加工技术领域，特别是一种CZ直拉法太阳能单晶生长工艺。
背景技术：
氧及碳是柴氏(CZ)长晶法中两种非预期加入的杂质。氧原子来自石英坩埚的分解，以插入型(Interstitial)单一原子存在于硅晶体中。若每个氧原子与邻近两个硅原子键结成SiO2，此键结在电性上而言是钝性的。若每四个氧原子与硅原子键结成SiO4，则此氧硅合物提供η型的导电作用，它们被称为氧授与者(Oxygen Donors) 0这氧授与者可经由插入型氧原子在450°C热处理下产生，其亦可在650°C、30分钟的热处理中消灭。若在 6500C 750°C长时间的加热，则生成SiO2凝核。在750°C 1000°C的高温下，则更易促进氧原子的扩散及生成Si02。热处理可导致次表面下的氧原子扩散到硅晶圆表面而离开晶圆， 此次表面有均勻结构无缺陷，被称为“去裸带”(Denuded hne)，而晶圆内部的氧原子则形成SiO2析出物，析出物附近的应力场变成杂质原子的吸附区，此效应被称为本质杂质吸取作用(Intrinsic Gettering)。去裸带对只运用硅表面层做电传作用的MOS组件是有利的。 但当含氧量过低时，硅晶圆内部将无S^2析出物而无杂质吸取作用。含氧量过高时，则S^2 析出物过多，且去裸带无法形成。因此，氧浓度控制及热处理变成制作晶圆的重要制成参数。一般氧浓度的含量为0.91 X 1018到1.11 X 1018原子/公分3。氧在硅晶体中可增强其机械强度。与浮融带长晶法比较，柴式长晶法的晶体含有较高的氧，因而表现较高的机械强度。硅的熔点是1420°C，在硅单晶的生长过程中，为了避免热应力的作用，晶棒在冷却速度较慢，晶棒的头部长时间处于450°C环境下，致使头部插入型氧原子与硅形成SiO4硅氧化合物，提供N型导电，与掺入的P型原子中和，致使P型原子的导电离子降低，致使单晶棒头部电阻偏高，严重的致使行成N型导电型态。目前P型太阳能电池用单晶棒电学性能要求为1一6Ω. cm，由于头部氧施主作用，致使电阻超出单晶棒超出客户要求，造成不合格产品无法利用，一般厂家头部电阻率不合格率在洲左右。
发明内容
本发明的目的是通过控制拉晶过程参数，提供一种可明显提高晶体质量的CZ直拉法太阳能单晶生长工艺。本发明工艺在转肩等径时，缩短了固液接触面凹凸转换时间，减低了单晶棒头部电阻，提高了单晶品质。本发明的目的按照下述方案实现
一种CZ直拉法太阳能单晶生长工艺，包括引晶、放肩和转肩等径工艺过程，其特征在于通过控制拉晶速度及降温速率，在转肩等径过程之前完成固液界面由凸转平过程，具体操作步骤如下 (1)引晶工艺按照常规的CZ法进行太阳能单晶生长工艺的前期操作，设备升温，待达到液面熔化温度后，进入引晶步骤，引晶工艺过程为
以3-8mm/min的拉晶速率向上拉晶，维持细晶直径3_5mm，待细晶长度150_200mm，以相对较快的拉晶速度提速，缩小细晶直径l_2mm维持长度3-5mm，降低拉速进入放肩步骤；
(2)放肩工艺
引晶结束时，进入放肩步骤，此步骤的工艺过程为
放肩降低拉速至0. 4-0. Smm/min，维持一个线性降温速率15°C -25°C /hr,待晶体直径放大至70-130mm，以1. 2mm/min-3mm/min的拉速向上提升，及时降温8°C -10°C，同时停止线性降温，待晶体直径稳定后，给予一个固定晶体拉速1-1. 5mm/min维持端面直径向上生长，适当的给予坩埚上升速率，待长度生长至50-100mm，降低拉晶速度至0. 4-0. 6mm/min, 开启线性降温速率，速率为前一步的110%-120%，停止坩埚上升速率，维持晶体直径迅速长大，达到产品要求直径时，进入转肩等径步骤；
(3)转肩等径工艺
待晶体直径生长至产品要求直径后，以1. 2mm/min-3mm/min的拉晶速度迅速向上提升，及时降温5-10°C，同时停止线性降温，给予坩埚上升速率，根据直径变化率速度，缓慢调节拉速控制，待晶体直径相对稳定后，打开自动等径控制程序，进入自动等径控制阶段.
CZ直拉法单晶内部的氧含量主要来源于石英坩埚，在结晶过程中，液面内部的氧通过固液接触面最后进入单晶结构内部。在放肩至等径过程中，固液接触面经历了由凸变平再变凹的过程，一般工艺放肩时，固液接触面随晶体直径的长大也越来越凸；转肩等径时，固液接触面渐渐的由凸变平，再由平慢慢的变成凹界面，之后一直维持凹界面生长，一般工艺的液接触面的凸凹转变过程需要等径400mm-500mm后才能完成凹界面的转换。本发明工艺，在放肩时，维持端面直径(参见附图1)的生长至长度50-100mm时，固液接触面已经进行了由凸变平的转变，在达到产品目标直径，进行转肩步骤时，本发明的固液接触面已经趋向于平界面，因此在等径工艺下，固液接触面积仅需从平界面转换成凹界面，因此加快了转变凹界面的速度，一般只需要70mm左右的等径长度即能完成凹界面的转换。同时降低了凸界面的存在时间，直接降低了单晶等径头部的固液接触面的接触面积(参照图1及图2的虚线部分)。降低固液接触面积，有效地降低了氧原子进入固体晶体途径，从而减少了 SIO4的形成。另外，本发明工艺的放肩结构，增加了晶体的散热面积，致使头部能能有效的散热，能更快的通过450°C区间，有效降低了 SIO4的形成。本发明工艺，适用于目前CZ直拉法生长的各尺寸单晶产品，在改善单晶品质方面均有不错的成效。
图1是普通直拉法工艺单晶棒示意图； 图2是本发明工艺单晶棒示意图。
具体实施例方式本发明工艺，主要由以下部分组成(参照附图2)
1、引晶设备升温，待达到液面熔化温度后，以3-8mm/min的拉晶速率向上拉晶，维持细晶直径3-5mm，待细晶长度150_200mm，以相对较快的拉晶速度提速，缩小细晶直径l_2mm 维持长度3-5mm，降低拉速进入放肩步骤；
2、放肩(附图2)降低拉速至0.4-0. 8mm/min,维持一个线性降温速率15°C - 25V / hr,待晶体直径放大至一般直径为70-130mm，以1. 2mm/min-3mm/min的拉速向上提升， 及时降温8°C至10°C，同时停止线性降温，待晶体直径稳定后，给予一个固定晶体拉速 1-1. 5mm/min维持端面直径向上生长，适当的给予坩埚上升速率，待长度生长至50_100mm， 降低拉晶速度至0. 4-0. 6mm/min,开启线性降温速率，速率为前一步的110%_120%，停止坩埚上升速率，维持晶体直径迅速长大，至产品要求直径，进入转肩等径步骤；
3、转肩等径待直径生长至产品要求直径后，以1.2mm/min-3mm/min的拉晶速度迅速向上提升，及时降温-5至-10°C，同时停止线性降温，给予坩埚上升速率，根据直径变化率速度，缓慢调节拉速控制，待晶体直径相对稳定后，打开自动等径控制程序步，进入自动等径控制。
权利要求
1. 一种CZ直拉法太阳能单晶生长工艺，包括引晶、放肩和转肩等径工艺过程，其特征在于通过控制拉晶速度及降温速率，在转肩等径过程之前完成固液界面由凸转平过程，具体操作步骤如下(1)引晶工艺按照常规的CZ法进行太阳能单晶生长工艺的前期操作，设备升温，待达到液面熔化温度后，进入引晶步骤，引晶工艺过程为以3-8mm/min的拉晶速率向上拉晶，维持细晶直径3_5mm，待细晶长度150_200mm，以相对较快的拉晶速度提速，缩小细晶直径l_2mm维持长度3-5mm，降低拉速进入放肩步骤；(2)放肩工艺引晶结束时，进入放肩步骤，此步骤的工艺过程为放肩降低拉速至0. 4-0. Smm/min，维持一个线性降温速率15°C -25°C /hr,待晶体直径放大至70-130mm，以1. 2mm/min-3mm/min的拉速向上提升，及时降温8°C -10°C，同时停止线性降温，待晶体直径稳定后，给予一个固定晶体拉速1-1. 5mm/min维持端面直径向上生长，适当的给予坩埚上升速率，待长度生长至50-100mm，降低拉晶速度至0. 4-0. 6mm/min, 开启线性降温速率，速率为前一步的110%-120%，停止坩埚上升速率，维持晶体直径迅速长大，达到产品要求直径时，进入转肩等径步骤；(3)转肩等径工艺待晶体直径生长至产品要求直径后，以1. 2mm/min-3mm/min的拉晶速度迅速向上提升，及时降温5-10°C，同时停止线性降温，给予坩埚上升速率，根据直径变化率速度，缓慢调节拉速控制，待晶体直径相对稳定后，打开自动等径控制程序，进入自动等径控制阶段。
全文摘要
本发明涉及一种CZ直拉法太阳能单晶生长工艺，包括引晶、放肩和转肩等径工艺过程，通过控制拉晶速度及降温速率，在转肩等径过程之前完成固液界面由凸转平过程。本发明方法有效地降低了单晶棒头部SIO4的形成，降低了头部电阻率，提高了单晶品质，适用于目前CZ直拉法生长的各尺寸单晶产品的生长。
文档编号C30B29/06GK102268726SQ20111022626
公开日2011年12月7日 申请日期2011年8月9日 优先权日2011年8月9日
发明者丁磊, 张笑天, 徐大国, 马先松, 马四海, 马青 申请人:马鞍山明鑫光能科技有限公司