本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種類單晶硅錠及其制備方法和一種類單晶硅鑄錠爐。

背景技術(shù)：

目前，生產(chǎn)鑄造類單晶工藝主要是在坩堝底部鋪墊單晶籽晶，以G5硅錠為例，籽晶尺寸為156mm長和156mm寬，高度為30mm，將25塊籽晶以5×5的方式鋪墊在內(nèi)徑840mm長和840mm寬的坩堝中。然后在籽晶上方填裝硅料，控制溫度從上往下熔化硅料形成硅熔體，當(dāng)熔化到單晶籽晶層位置后，降溫進(jìn)入長晶階段，在不完全熔化的單晶籽晶層上生長出類單晶。

現(xiàn)有鑄造類單晶技術(shù)中，硅熔體進(jìn)行自然對流，導(dǎo)致在硅晶體生長過程中，雜質(zhì)易在固液界面硅熔體一側(cè)會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)的堆積，形成一層雜質(zhì)富集層。這樣會(huì)帶來以下問題：(1)金屬雜質(zhì)，特別是過渡金屬雜質(zhì)容易進(jìn)入到硅晶體中，會(huì)影響硅錠的少子壽命，從而影響硅片的電性能。(2)固態(tài)不熔雜質(zhì)(氮化硅、碳化硅、氧化硅等)易富集在固液晶面處會(huì)成為形核中心，從而產(chǎn)生出其他晶向的多晶，這樣會(huì)影響鑄造類單晶的單晶面積，從而影響硅片的質(zhì)量。

因此，有必要提供一種新的類單晶硅錠的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供了一種類晶硅錠的制備方法，該制備方法可增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集，提高鑄造類單晶的單晶面積，同時(shí)該方法簡單易操作。本發(fā)明還同時(shí)公開了一種通過該制備方法獲得的類單晶硅錠，以及一種類單晶硅鑄錠爐。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

在坩堝內(nèi)鋪設(shè)籽晶形成籽晶層；在所述籽晶層上方設(shè)置熔融狀態(tài)的硅熔體，控制所述坩堝底部溫度低于所述籽晶的熔點(diǎn)，使得所述籽晶層不被完全熔化；

調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使所述硅熔體在所述籽晶層的基礎(chǔ)上開始長晶；所述長晶過程中，以1轉(zhuǎn)/分鐘-60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度持續(xù)或間斷地?cái)嚢杷龉枞垠w；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

本發(fā)明實(shí)施方式中，所述長晶過程中，攪拌所述硅熔體，可以增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命，也降低了不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高了鑄造類單晶的單晶面積。

可選地，所述攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘。

可選地，所述間斷地?cái)嚢杷龉枞垠w的方式為：每隔5min-1h攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為1min-1h。

可選地，采用攪拌裝置攪拌所述硅熔體，攪拌時(shí)，所述攪拌裝置逐漸上升，所述上升的速度大于或等于所述長晶的速度。

可選地，攪拌過程中，所述攪拌裝置與所述籽晶層或所述硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為2-6cm。

本發(fā)明第一方面提供的類單晶硅錠的制備方法，通過在晶體生長的時(shí)候，將攪拌裝置伸入到硅熔體中進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命，也可以降低不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高了鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的類單晶硅錠的制備方法簡單易操作。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供了一種類單晶硅錠，所述類單晶硅錠按照如第一方面所述的制備方法制得。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供的類單晶硅錠，雜質(zhì)較少，少子壽命較高，類單晶的單晶面積較大。

參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例第三方面提供了一種類單晶硅鑄錠爐，包括鑄錠爐本體和攪拌裝置，所述鑄錠爐本體包括坩堝，所述攪拌裝置包括攪拌器和驅(qū)動(dòng)所述攪拌器運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述攪拌器伸入所述坩堝中用于攪拌所述坩堝內(nèi)的硅熔體，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在鑄錠爐本體上。

可選地，所述攪拌器包括攪拌槳，所述攪拌槳的長度為30cm-80cm。

可選地，所述攪拌器通過一連接桿與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接。

可選地，所述攪拌器對硅熔體無污染，且熔點(diǎn)大于硅。

本發(fā)明第三方面提供的類單晶硅鑄錠爐，通過在鑄錠爐上增加一個(gè)攪拌裝置，在晶體生長的時(shí)候，將攪拌器伸入到硅熔體中進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命，也降低不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高了鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，該攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明提供的類單晶硅錠的制備方法，在晶體生長的時(shí)候，攪拌硅熔體，增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命，也降低了不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高了鑄造類單晶的單晶面積；同時(shí)，該方法簡單易操作；

(2)本發(fā)明提供的類單晶硅錠的雜質(zhì)較少，少子壽命較高，類單晶的單晶面積較大；

(3)本發(fā)明提供的類單晶硅鑄錠爐，通過在鑄錠爐上增加一個(gè)攪拌裝置，在晶體生長的時(shí)候，將攪拌器伸入到硅熔體中進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集，提高了鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，該攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施 例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的類單晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明對比例提供的實(shí)施例2和對比例1制得的類單晶硅錠的少子壽命圖；

圖3為本發(fā)明對比例提供的實(shí)施例2和對比例1制得的類單晶硅錠的硅片外觀圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

在坩堝內(nèi)鋪設(shè)籽晶形成籽晶層；在所述籽晶層上方設(shè)置熔融狀態(tài)的硅熔體，控制所述坩堝底部溫度低于所述籽晶的熔點(diǎn)，使得所述籽晶層不被完全熔化；

調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使所述硅熔體在所述籽晶層的基礎(chǔ)上開始長晶；所述長晶過程中，以1轉(zhuǎn)/分鐘-60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度持續(xù)或間斷地?cái)嚢杷龉枞垠w；

待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

本發(fā)明實(shí)施方式中，進(jìn)入長晶階段時(shí)，攪拌所述硅熔體，可以增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高了類單晶硅錠的少子壽命，也降低了不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高鑄造類單晶的單晶面積。

本發(fā)明實(shí)施方式中，進(jìn)入長晶階段即可開始攪拌?？梢猿掷m(xù)攪拌硅熔體直至長晶快要結(jié)束，也可以間斷地?cái)嚢韫枞垠w。

本發(fā)明實(shí)施方式中，坩堝為內(nèi)壁涂有氮化硅涂層的坩堝。具體設(shè)置方式為業(yè)界常規(guī)選擇，在此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施方式中，可選地，籽晶為單晶硅籽晶。可選地，籽晶層的厚度為10mm-30mm。

本發(fā)明實(shí)施方式中，可選地，攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘。可選地，攪拌速度為1轉(zhuǎn)/分鐘-20轉(zhuǎn)/分鐘。進(jìn)一步可選地，攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分鐘-50轉(zhuǎn)/分鐘。具體地，攪拌速度可以為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60轉(zhuǎn)/分鐘。

在本發(fā)明實(shí)施例的攪拌速度下，既可以增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集。又可以避免攪拌強(qiáng)度較大導(dǎo)致對流強(qiáng)度太大、造成坩堝氮化硅涂層的脫落。

本發(fā)明實(shí)施方式中，可選地，所述間斷地?cái)嚢杷龉枞垠w的方式為：每隔5min-1h攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為1min-1h。進(jìn)一步可選地，每隔30min-50min攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為1min-1h。進(jìn)一步可選地，每隔30min-50min攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為30min-50min。具體地，每隔5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、1h攪拌一次硅熔體。具體地，每次攪拌時(shí)間為1min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min、1h。

本發(fā)明實(shí)施方式中，可選地，采用攪拌裝置攪拌所述硅熔體，攪拌時(shí)，所述攪拌裝置逐漸上升，所述上升的速度大于或等于所述長晶的速度。進(jìn)一步可選地，所述攪拌裝置的上升速度為15mm/h。

本發(fā)明實(shí)施方式中，攪拌過程中，所述攪拌裝置與所述籽晶層或所述硅熔體結(jié)晶形成的晶體的垂直距離為2-6cm。進(jìn)一步優(yōu)選地，攪拌裝置與所述籽晶層或所述硅熔體結(jié)晶形成的晶體的垂直距離為3-5cm，具體地，所述攪拌裝置與所述籽晶層或所述硅熔體結(jié)晶形成的晶體的垂直距離為2、3、4、5、6cm。長晶 過程中，硅熔體結(jié)晶形成的一定高度的硅晶體，攪拌裝置與籽晶層或硅晶體之間留有一定的距離。這樣可以避免攪拌對籽晶層或者硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體產(chǎn)生影響，同時(shí)也避免了攪拌裝置剮蹭到已長出來的晶體。

本發(fā)明實(shí)施方式中，待未結(jié)晶的硅熔體的高度為3-5cm時(shí)，停止攪拌。此時(shí)可將攪拌裝置上升至坩堝頂部，這樣不會(huì)影響硅熔體的結(jié)晶。

本發(fā)明第一方面提供的類單晶硅錠的制備方法，在長晶過程中，攪拌硅熔體，增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命。也降低不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的類單晶硅錠的制備方法簡單易操作。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供了一種類單晶硅錠，所述類單晶硅錠按照如第一方面所述的制備方法制得。

本發(fā)明實(shí)施例第二方面提供的類單晶硅錠提高硅錠，雜質(zhì)較少，少子壽命較高，類單晶的單晶面積較大。

參閱圖1，圖1為本發(fā)明一實(shí)施方式提供的類單晶硅鑄錠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明實(shí)施例第三方面提供了一種類單晶硅鑄錠爐，包括鑄錠爐本體10和攪拌裝置20，所述鑄錠爐本體10包括坩堝11，所述攪拌裝置20包括攪拌器21和驅(qū)動(dòng)所述攪拌器運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述攪拌器21伸入所述坩堝11中用于攪拌所述坩堝11內(nèi)的硅熔體，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在鑄錠爐本體10上。

本發(fā)明實(shí)施例方式中，可選地，驅(qū)動(dòng)裝置可通過常規(guī)方式固定在鑄錠爐本體上，如螺栓固定等?？蛇x地，驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)?？蛇x地，所述攪拌器21通過一連接桿22與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接。具體地，連接桿22的一端與攪拌器21連接，另一端與驅(qū)動(dòng)裝置連接?？蛇x地，所述攪拌器21包括攪拌槳，所述攪拌槳的長度小于坩堝的寬度，具體地，攪拌槳的長度為30cm-80cm?？蛇x地，攪拌槳可以為直葉、彎葉或斜葉攪拌槳?？蛇x地，所述攪拌器對所述硅熔體無污染，且熔點(diǎn)大于硅。具體可選地，所述攪拌槳對硅熔體無污染，且熔點(diǎn)大于硅。進(jìn)一步可選地，熔點(diǎn)大于1560℃，具體可選地，攪拌槳的材質(zhì)包括石墨、氮化硅 或碳化硅?？蛇x地，攪拌過程中，所述攪拌槳與所述籽晶層或所述硅熔體結(jié)晶形成的晶體的垂直距離為3-5cm。可選地，攪拌槳可以順時(shí)針攪拌或逆時(shí)針攪拌。圖1中箭頭表示攪拌裝置的攪拌方向，可選地，攪拌裝置的攪拌方向也可以與圖中箭頭的方向相反。

本發(fā)明實(shí)施例方式中，所述連接桿可上下伸縮。連接桿的具體結(jié)構(gòu)可為常規(guī)結(jié)構(gòu)，當(dāng)不需要攪拌的時(shí)候，將連接桿收縮直至硅熔體接觸不到的位置，當(dāng)需要攪拌的時(shí)候，將連接桿伸長，使攪拌槳伸至硅熔體中進(jìn)行攪拌。具體地，在熔化階段，攪拌槳可上升至加熱器附近，等到長晶階段，攪拌槳下降至硅熔體中進(jìn)行連續(xù)攪拌或間隔攪拌?？蛇x地，所述連接桿對硅熔體無污染，且熔點(diǎn)大于硅。進(jìn)一步可選地，連接桿熔點(diǎn)大于1560℃，具體可選地，連接桿的材質(zhì)包括石墨、氮化硅或碳化硅。可選地，連接桿可通過鑄錠爐上的導(dǎo)氣孔伸入坩堝內(nèi)。

本發(fā)明第三方面提供的類單晶硅鑄錠爐，通過在鑄錠爐上增加一個(gè)攪拌裝置，在晶體生長的時(shí)候，將攪拌器伸入到硅熔體中進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集。這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，提高硅錠的少子壽命，也降低了不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，該攪拌裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于操作。

實(shí)施例1

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為10mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置持 續(xù)攪拌硅熔體，攪拌速度為1轉(zhuǎn)/分鐘；在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為2cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

實(shí)施例2

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為20mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置持續(xù)攪拌硅熔體，攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘；在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為4cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

實(shí)施例3

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為30mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置持續(xù)攪拌硅熔體，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分鐘；在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為6cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

實(shí)施例4

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為30mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置間斷地?cái)嚢韫枞垠w，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分鐘；每隔5min攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為1min。在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為3cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

實(shí)施例5

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為30mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置間斷地?cái)嚢韫枞垠w，攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分鐘；每隔1h攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為1h。在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為2cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。

實(shí)施例6

一種類單晶硅錠的制備方法，包括：

(1)取石英坩堝(內(nèi)徑840mm×840mm)，在坩堝底部鋪設(shè)籽晶，形成厚度為25mm的籽晶層，然后在籽晶層上方填裝各種塊狀的硅料。將上述裝有硅料的坩堝裝入鑄錠爐中，啟動(dòng)鑄錠程序，抽真空并加熱，加熱到硅熔點(diǎn)溫度，使硅料慢慢熔化成硅熔體。

(2)控制坩堝底部溫度低于籽晶的熔點(diǎn)，使得籽晶層不被完全熔化；控制坩堝內(nèi)的溫度沿垂直于坩堝底部向上的方向逐漸上升形成溫度梯度，進(jìn)入長晶階段，硅熔體在籽晶基礎(chǔ)上開始長晶形成晶體；長晶過程中，使用攪拌裝置間斷地?cái)嚢韫枞垠w，攪拌速度為20轉(zhuǎn)/分鐘；每隔30min攪拌一次硅熔體，每次攪拌時(shí)間為30min。在攪拌過程中，攪拌裝置的上升速度為15mm/h，攪拌裝置與籽晶層或硅熔體結(jié)晶形成的硅晶體的垂直距離為4cm；

(3)待未結(jié)晶硅熔體剩余3-5cm后，停止攪拌，將攪拌裝置上升到離頭部加熱器3cm處。繼續(xù)長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅 錠。

對比例

為了驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明設(shè)置了對比例，對比例如下：

對比例1和實(shí)施例2的區(qū)別在于，對比例1為正常的鑄錠過程，沒有在長晶過程中對硅熔體進(jìn)行攪拌，制得類單晶硅錠。

對實(shí)施例2制得的類單晶硅錠和對比例1制得的類單晶硅錠進(jìn)行少子壽命測試，測試結(jié)果如圖2所示，圖2中A圖為對比例1制得的類單晶硅錠，B圖為實(shí)施例2制得的類單晶硅錠。從圖2中可以看出，對比例1制得的類單晶硅錠的頭部(圓圈處)的少子壽命較低(低于4μs)，實(shí)施例2制得的類單晶硅錠的少子壽命分布非常均勻，低少子壽命區(qū)域面積小，少子壽命約為6-8μs，說明，本發(fā)明實(shí)施例通過攪拌，可以增強(qiáng)硅熔體的對流，減少雜質(zhì)的富集，得到的類單晶硅錠的位錯(cuò)較少，少子壽命較高。

對實(shí)施例2制得的類單晶硅錠和對比例1制得的類單晶硅錠中間位置進(jìn)行切片，得到硅片的外觀圖，結(jié)果如圖3所示，圖3中C圖為對比例1制得的類單晶硅錠得到的硅片的外觀圖，D圖為實(shí)施例2制得的類單晶硅錠得到的硅片的外觀圖，從圖3中可以看出，對比例1制得的類單晶硅錠得到的硅片存在其他晶向的晶粒(如圖中圓圈處所示)，本發(fā)明實(shí)施例制得硅片不存在其他晶向的晶粒，單晶率為100％。說明，本發(fā)明實(shí)施例通過攪拌，降低了不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高類單晶硅錠的單晶面積。

綜上，在長晶過程中，通過攪拌硅熔體，可以增強(qiáng)硅熔體的對流，這樣可以減少金屬雜質(zhì)進(jìn)入類單晶硅錠中，減少雜質(zhì)的富集，提高硅錠的少子壽命。也可以降低不熔雜質(zhì)的在固液晶面處富集形核的幾率，提高鑄造類單晶的單晶面積。同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例提供的類單晶硅錠的制備方法簡單易操作。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。