專利名稱：太陽能級cz硅單晶控制熱施主工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種太陽能級的CZ單晶硅棒控制熱施主的工藝。
背景技術(shù)：
目前在生產(chǎn)太陽能級CZ硅單晶硅棒時(shí)，當(dāng)硅棒處于350-500攝氏度之間時(shí)，會產(chǎn) 生大量氧的熱施主，此熱施主呈雙施主態(tài)。目前在太陽能級CZ硅單晶生產(chǎn)中，已有的工藝是1、裝料、化料(化料功率一般為等徑3小時(shí)功率的1. 8-1. 9倍)；2、化料后，摻雜、吊肩、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾，其中轉(zhuǎn)肩拉速在2-4mm/min;3、收尾后，拉速2mm/min，冷卻5小時(shí)后拆爐、取棒；這一工藝的主要問題是硅棒頭部中心熱施主濃度達(dá)到2_5*1015個(gè)/cm3，由于目前 太陽能級單晶硅材料的電阻率一般控制在P型1-6 Ω .CM。因此氧的熱施主會直接影響到 太陽能級單晶棒頭部的電阻率，使電阻率偏高乃至轉(zhuǎn)成N型，這對太陽能級單晶硅片的生 產(chǎn)極其不利，導(dǎo)致后端為了降低電阻率而采取退火工藝，而退火工藝又進(jìn)一步影響了硅片 的成品率和制成電池片后的效率，增加了生產(chǎn)成本，減低了質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過工藝改進(jìn)，降低CZ硅單晶頭部熱施主的濃度，使熱施主對電 阻率的影響降到一個(gè)可以接受的水平，減少或杜絕硅片退火的情況。改進(jìn)的工藝主要通過以下幾個(gè)方面，控制熱施主1、降低熔液中的氧含量，通過減少化料功率，增加揮發(fā)時(shí)間，調(diào)整揮發(fā)工藝來實(shí) 現(xiàn)； 2、改變生長速度，抑制氧的分凝，通過降低放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長速度來實(shí)現(xiàn)；3、提高單晶爐內(nèi)的350-500攝氏度的溫度區(qū)間，通過降低等徑過程中的爐壓、增 大導(dǎo)流筒下端開口的直徑來實(shí)現(xiàn)；4、降溫時(shí)快速通過350-500攝氏度的溫度區(qū)間，通過增大氬氣流量，晶體提拉速 度、拆爐時(shí)間、拆爐后冷卻時(shí)間來實(shí)現(xiàn)；通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采取本工藝后，當(dāng)硅棒直徑石英坩堝=1 2.5-1 3，硅棒直 徑硅棒長度=1 7-1 8時(shí)，熱施主的形成濃度是目前行業(yè)內(nèi)正常工藝的25-40%。大 大減少了熱施主的形成。當(dāng)頭部邊緣電阻率為P型1.8 Ω · CM時(shí)，頭部中心電阻率為P型 2. 8-4 Ω · CM，較行業(yè)正常工藝的頭部邊緣電阻率為P型1.8 Ω · CM，頭部中心電阻率P型 P > 10Ω · CM或轉(zhuǎn)N型，有了極大的改進(jìn)。一般情況下不進(jìn)行退火處理就可生產(chǎn)電池片。本發(fā)明與現(xiàn)有行業(yè)工藝相比，具有工藝方法簡單，熱施主控制明顯，成本下降顯 著
具體實(shí)施例方式下面介紹具體工藝一、生產(chǎn)前準(zhǔn)備1、投料按CZ單晶爐規(guī)定投料量。2、導(dǎo)流筒靠近液面處開口的尺寸硅棒直徑彡5 3。3、裝料時(shí)，原生硅遠(yuǎn)離坩堝壁。二、生產(chǎn)工藝1、生產(chǎn)整棒；2、最高化料功率等徑3小時(shí)后的功率彡8 5 ；3、化料結(jié)束后，進(jìn)行吊渣、摻雜，(或預(yù)摻)，完成后進(jìn)行揮發(fā)工藝；4、揮發(fā)時(shí)間為3-5小時(shí)。將功率降到比引晶功率略高(高3-5KW時(shí)效果較好)，氣 壓< 800Pa(300-500Pa時(shí)效果較好)，堝轉(zhuǎn)< 5r/min (lr/min時(shí)效果較好)，導(dǎo)流筒離液面 高度< 5cm(1.5cm左右時(shí)效果較好)；5、揮發(fā)后直接引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑。放塔肩，放肩拉速小于0.5mm/min，放肩時(shí) 間在2. 5-3. 5小時(shí)。轉(zhuǎn)肩晶體生長速度必須小于1. 2mm/min。等徑起始拉速為1. 1-1. 2mm/ min,氬氣25L/min (如氣壓小于900Pa，則調(diào)節(jié)氬氣使氣壓900Pa，如氣壓大于1500Pa，則調(diào) 節(jié)氬氣使氣壓1500Pa)，堝轉(zhuǎn)5r/min，晶轉(zhuǎn)8r/min，如出現(xiàn)晶體在400-600mm斷棱的情況，則
適當(dāng)調(diào)高晶轉(zhuǎn)、堝轉(zhuǎn)；6、如斷棱，根據(jù)具體情況決定是吊料或收尾。吊料時(shí)將堝底料拉完，不用收尾；如 收尾，收尾60mm，提30mm ；拉速2mm/min，氬氣最大，提1小時(shí)；拉速5mm/min，氬氣最大，提 0. 5小時(shí)；拉速lOmm/min，氬氣最大，提0. 5小時(shí)；晶棒尾部提入爐筒，氬氣最大，冷卻1小 時(shí)，取棒；7、正常收尾。堝底料剩余在5kg時(shí)開始收尾，收尾長度為晶棒直徑的75%，提斷， 升30mm ；關(guān)功率；氬氣開到最大，拉速2mm/min，提1小時(shí)；氬氣開到最大，拉速5mm/min，提 0.5小時(shí)；氬氣開到最大，拉速lOmm/min，提0. 5小時(shí)；晶棒尾部提入爐筒，氬氣最大，冷卻1 小時(shí)，取棒；8、硅棒取出后，風(fēng)扇冷卻頭部；9、石墨系統(tǒng)冷卻5小時(shí)方可拆爐，拆爐時(shí)的溫度應(yīng)低于350度；對比實(shí)驗(yàn)京運(yùn)通JRDL-800單晶爐，18寸熱場，投原生多晶硅60kg，氧含量< 2ppma，碳含量 < 0. lppma，金屬含量< lppba，施主濃度< lppba，受主濃度< lppba。頭部目標(biāo)電阻率P 型 1. 8 Ω · CM。晶棒直徑 153-155mm。第一爐行業(yè)傳統(tǒng)工藝，90KW化料，吊肩摻雜目標(biāo)電阻率P型1. 8Ω · CM，引晶、放 肩、等徑、收尾150mm，有效長度1200mm，拉速達(dá)到2mm/min，5小時(shí)候出棒、拆爐。測量單晶棒 頭部邊緣電阻率P型1.8 Ω *CM，頭部中心電阻率為N型20 Ω *CM，熱施主濃度為3. 99*1015 個(gè)/cm3。頭部300mm的硅片需要退火處理。第二爐采用本發(fā)明的工藝。有效長度1212mm。測量單晶棒頭部邊緣電阻率P型 1.8 Ω · CM，頭部中心電阻率為P型2. 8 Ω · CM，熱施主濃度為1. 43*1015個(gè)/cm3。。不需要 退火工藝。
第二爐熱施主濃度比第一爐熱施主濃度=36%。依據(jù)以上條件批量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，行業(yè)傳統(tǒng)工藝的硅棒頭部中心電阻率為P型P > 10 Ω · CM或轉(zhuǎn)N型；而采用本發(fā)明工藝的硅棒頭部中心電阻率為P型2. 8-4 Ω · CM。本發(fā)明工藝有效控制住了熱施主問題。通過制作電池片，質(zhì)量無異常。
權(quán)利要求
一種太陽能級CZ單晶硅熱施主的控制工藝，其特征在于由以下步驟組成一、裝料、化料化料時(shí)調(diào)整最高化料功率，使最高化料功率比等徑3小時(shí)后的功率≤8∶5、吊渣、摻雜或預(yù)摻；三、揮發(fā)揮發(fā)功率高于引晶功率3 5KW，氣壓＜800Pa，堝轉(zhuǎn)＜5r/min，導(dǎo)流筒離液面高度＜5cm，時(shí)間為3 5小時(shí)；四、引晶、放肩時(shí)間在2.5 3.5小時(shí)、轉(zhuǎn)肩生長速度小于1.2mm/min、等徑等徑起始拉速為1.1 1.2mm/min；五、收尾、取棒；六、硅棒取出后，風(fēng)扇冷卻頭部，石墨系統(tǒng)冷卻5小時(shí)方可拆爐，拆爐時(shí)的溫度應(yīng)低于350度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能級CZ單晶硅熱施主的控制工藝，其特征是石墨導(dǎo)流 筒靠近液面處開口的尺寸比硅棒直徑≥5 3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能級CZ單晶硅熱施主的控制工藝，其特征在于收尾 工藝收尾長度為晶棒直徑的75%，提斷，升30mm ；關(guān)功率；氬氣開到最大，拉速2mm/min， 提1小時(shí)；氬氣開到最大，拉速5mm/min，提0. 5小時(shí)；氬氣開到最大，拉速lOmm/min，提0. 5 小時(shí)；晶棒尾部提入爐筒，氬氣最大，冷卻1小時(shí)，取棒。
全文摘要
一種太陽能級CZ單晶硅熱施主的控制工藝，本工藝解決的技術(shù)問題是控制CZ硅單晶頭部的熱施主濃度，較少或杜絕需退火處理的硅片。工藝主要步驟一、裝料、化料、吊渣、摻雜或預(yù)摻；二、揮發(fā)；三、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑、收尾；四、收尾，提斷，升晶體，降溫。本發(fā)明與現(xiàn)有行業(yè)工藝相比，可將熱施主濃度下降60-75％，有效減少需退火硅片，降低成本，提高質(zhì)量。
文檔編號C30B15/14GK101994151SQ20091010174
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者石堅(jiān) 申請人:王正園