專利名稱：一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于直拉硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法。
背景技術(shù)：
單晶娃，又稱硅單晶，是一種半導(dǎo)體材料。近幾年來，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，單晶硅又被用來制作太陽(yáng)能電池，呈現(xiàn)出供不應(yīng)求的局面。隨著高科技的發(fā)展，生產(chǎn)近乎完美的高質(zhì)量單晶硅，是每一個(gè)材料廠家、器件廠家的共同愿望，這種單晶硅具有良好的斷面電阻率均勻性、高壽命、含碳量少、微缺陷密度小、含氧量可以控制的特點(diǎn)。目前，生產(chǎn)單晶硅的方法有直拉法、區(qū)熔法、基座法、片狀生長(zhǎng)法、氣相生長(zhǎng)法、外延法等，其中基座法、片狀生長(zhǎng)法、氣相生長(zhǎng)法和外延法都因各自的不足未能被普遍推廣； 而直拉法和區(qū)熔法比較，以直拉法為主要加工方法，它的投料量多、生產(chǎn)的單晶直徑大，設(shè)備自動(dòng)化程度高，工藝比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高。直拉法生產(chǎn)的單晶硅，占世界單晶硅總量的 70%以上。單晶爐是一種在惰性氣體環(huán)境中，用石墨加熱器將多晶硅等多晶材料熔化，并用直拉法生長(zhǎng)無錯(cuò)位單晶的設(shè)備。直拉法又稱為切克勞斯基法，簡(jiǎn)稱CZ法。CZ法的特點(diǎn)是在一個(gè)直筒型的熱系統(tǒng)中，用石墨電阻加熱，將裝在高純石英坩堝中的多晶硅熔化，然后將籽晶插入熔體表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶，再反向轉(zhuǎn)動(dòng)坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過引晶、 放大、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收尾過程，一支硅單晶就生長(zhǎng)出了。采用單晶爐生產(chǎn)直拉硅單晶過程中，在正常的情況下，單晶硅中的原子都是按照金剛石晶格結(jié)構(gòu)的方式整齊有序的排列在一起。而位錯(cuò)則是硅原子在局部地方的排列出現(xiàn)錯(cuò)亂，屬于單晶中的線缺陷。產(chǎn)生位錯(cuò)的原因很多，其中一點(diǎn)是熱應(yīng)力引起的塑性變形導(dǎo)致位錯(cuò)的生成，如果能有效消除或者減小熱應(yīng)力引起的塑性變形則可以有效防止位錯(cuò)的生成，硅單晶的收尾工序可以減小硅單晶晶體的直徑，使得晶體尾部所受熱應(yīng)力作用的有效面積減小，且當(dāng)將晶體提離熔硅液面時(shí)，熱應(yīng)力的作用效果降至最低，從而最大限度地防止位錯(cuò)生成，這就是傳統(tǒng)的單晶收尾工藝。現(xiàn)如今，進(jìn)行直拉硅單晶生產(chǎn)時(shí)，需必須進(jìn)行收尾工序，因而使得直拉硅單晶的生產(chǎn)效率受到較大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其設(shè)計(jì)合理、方法步驟簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且易于掌握、使用效果好，省略了晶體拉制的收尾過程，提高了生產(chǎn)效率，能有效解決現(xiàn)有硅單晶生產(chǎn)過程中因必須進(jìn)行收尾工序使得直拉硅單晶生產(chǎn)效率受到較大限制的實(shí)際問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、硅原料及摻雜劑準(zhǔn)備按照單晶爐用硅原料的常規(guī)制備方法，制備出生長(zhǎng)直拉單晶硅用的硅原料，并按單晶爐用硅原料的常規(guī)清潔處理方法，對(duì)制備出的硅原料進(jìn)行清潔處理；同時(shí)，根據(jù)需制作硅單晶的型號(hào)和電阻率，確定需添加摻雜劑的種類和摻雜量，并對(duì)生長(zhǎng)直拉單晶硅用的摻雜劑進(jìn)行準(zhǔn)備；步驟二、裝料按照單晶爐的常規(guī)裝料方法，將步驟一中準(zhǔn)備好的硅原料和摻雜劑分別裝進(jìn)已安裝到位的石英坩堝內(nèi)；同時(shí)，將事先準(zhǔn)備好的籽晶安裝在所述單晶爐內(nèi)的籽晶夾頭上；步驟三、單晶爐爐內(nèi)處理采用所述單晶爐且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成合爐、抽真空、熔料、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程；步驟四、后期處理，其后期處理過程如下401、關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)步驟三中進(jìn)行等徑生長(zhǎng)過程中，當(dāng)?shù)葟缴L(zhǎng)的硅單晶晶體長(zhǎng)度達(dá)到需制作硅單晶的設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)，并將所述單晶爐的加熱功率降至零，之后所述石英坩堝內(nèi)剩余的硅熔體表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶；402、結(jié)晶及晶體提離熔硅液面所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，直至當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶物與當(dāng)前所生長(zhǎng)硅單晶晶體之間的間隙為Imm 5mm時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體向上提升，并使得當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體與所述熔硅體的液面相脫離；403、晶體提升及取晶通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉單晶爐副爐室與單晶爐主爐室之間的隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離；隨后，按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出硅單晶晶體，便完成硅單晶的生產(chǎn)過程，獲得硅單晶成品。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟三中熔料完成后，所述石英坩堝內(nèi)的硅原料和摻雜劑全部熔化為硅熔體；步驟三中所述的熔料完成后且進(jìn)行引晶之前，還需進(jìn)行熔料后提渣，其提渣過程如下I、降溫結(jié)晶降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體的表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶；II、逐步升溫并維持結(jié)晶過程連續(xù)進(jìn)行，直至硅熔體表面漂浮的不溶物全部被結(jié)晶物凝結(jié)住當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，再升高單晶爐的加熱功率并逐漸升高所述硅熔體的表面溫度；在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)到所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將所述籽晶下降至與所述結(jié)晶物接觸，且待所述籽晶與所述結(jié)晶物熔接后，通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將凝結(jié)有不溶物的結(jié)晶物提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉所述隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離；III、清渣按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的結(jié)晶物，則完成熔料后的提渣過程；IV、更換籽晶對(duì)步驟III中自單晶爐副爐室內(nèi)取出的籽晶進(jìn)行更換；步驟IV中更換完籽晶后，合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥；隨后，利用更換后的籽晶且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟403中所述硅單晶成品為太陽(yáng)能級(jí)硅單晶，步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，按照直拉硅單晶的常規(guī)引肩與放肩方法，完成需制作硅單晶的引肩與放肩過程；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，以3mm/min士0. 3mm/ min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ； 之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟IV中更換之前所述籽晶夾頭上所裝的籽晶為進(jìn)行熔料后提渣處理的提渣籽晶，所述提渣籽晶為制作完成后未曾使用的新籽晶或者使用過的舊籽晶；步驟IV中更換后的籽晶為制作完成后未曾使用的新桿晶。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為60KW 80KW ；步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至30KW 40KW ；步驟II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)， 將單晶爐的加熱功率升至60KW 80KW。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟II中在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，且在所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住之前，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，立即降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體表面的結(jié)晶過程持續(xù)進(jìn)行；且降低單晶爐的加熱功率后，當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再升高單晶爐的加熱功率。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟II中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低5KW IOKW ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再將單晶爐的加熱功率升高5KW IOKff0上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，對(duì)引肩和放肩過程中的拉速進(jìn)行自動(dòng)控制；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，人為通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以3mm/ min士0. 3mm/min的進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，人為再通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ；之后，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。上述一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征是步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，以1. Omm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，以3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩； 轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm ；之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法， 完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、設(shè)計(jì)合理且處理工藝步驟簡(jiǎn)單，易于掌握。2、投入成本低且實(shí)現(xiàn)方便。3、采用不收尾處理工藝，當(dāng)硅單晶晶體生長(zhǎng)的長(zhǎng)度達(dá)到收尾長(zhǎng)度時(shí)，不進(jìn)行收尾而是采取關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)的方法使石英坩堝內(nèi)的硅熔體快速冷卻，且當(dāng)硅熔體表面的結(jié)晶即將接觸到硅晶體時(shí)，迅速向上提升硅單晶晶體并使得使晶體脫離硅熔體液面。因而，與現(xiàn)有工藝相比，省略了硅單晶晶體拉制過程中的收尾過程，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，并相應(yīng)提高了硅單晶的生產(chǎn)效率，同時(shí)能有效保證所生產(chǎn)硅單晶的質(zhì)量。4、所采用熔料后提渣過程操作簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，且提渣過程易于控制，能簡(jiǎn)單、 方便且快速地在熔料完成后將硅料中含有的大量雜質(zhì)清除，從而保證硅單晶生產(chǎn)過程安全、快速地進(jìn)行，同時(shí)能有效避免因未提渣而導(dǎo)致的生產(chǎn)事故，因而節(jié)約了大量的停產(chǎn)維修時(shí)間，提高了生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)效率。另外，在提渣結(jié)束后還需對(duì)籽晶進(jìn)行更換，即整個(gè)硅單晶生產(chǎn)過程采用兩只籽晶，其中提渣籽晶用于熔料后的提渣過程，而提渣結(jié)束后更換后的籽晶用于后續(xù)硅單晶晶體的拉制過程，采用兩只籽晶能有效避免只使用一只籽晶進(jìn)行提渣和晶體拉制時(shí)容易發(fā)生的籽晶斷裂問題，極大程度上提高了生產(chǎn)的安全性，降低了漏硅事故的發(fā)生概率，對(duì)硅料提純生產(chǎn)具有重大的意義；并且也相應(yīng)地保證了硅單晶生產(chǎn)過程的快速、有效進(jìn)行，在減少事故發(fā)生率的同時(shí)，也相應(yīng)提高了硅單晶的生產(chǎn)效率，使得由于事故發(fā)生導(dǎo)致暫時(shí)停產(chǎn)或維修的概率降低，不僅節(jié)約了生產(chǎn)和維修成本，節(jié)省了大量事故后的維修時(shí)間，使得整個(gè)廠家的硅單晶生產(chǎn)效率得到大幅度提高。5、對(duì)太陽(yáng)能級(jí)硅單晶進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，引肩和放肩過程均按常規(guī)工藝進(jìn)行，而僅是在轉(zhuǎn)肩過程中以3mm/min士0. 3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩，這樣在提高轉(zhuǎn)肩過程進(jìn)程、加快硅單晶生產(chǎn)效率的同時(shí)，通過將提高晶體轉(zhuǎn)肩時(shí)的晶體生長(zhǎng)速度，能有效提高太陽(yáng)能級(jí)硅單晶的斷面電阻率均勻性。同時(shí)轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，再以l.Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng) 50mm士5mm，能有效控制不穩(wěn)定狀態(tài)下晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量；并且以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm后能有效確保當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體由不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)，高質(zhì)量地度過不穩(wěn)定狀態(tài)至穩(wěn)定狀態(tài)之間的過渡階段，因而能進(jìn)一步提高太陽(yáng)能級(jí)硅單晶的斷面電阻率均勻性。另外，實(shí)際操控起來非常簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)方便且易于掌握，實(shí)際使用效果非常好。采用本發(fā)明所生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)硅單晶的斷面中心電阻率與斷面邊緣電阻率幾乎一致，顯著的提高了硅單晶的斷面電阻率均勻性。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、方法步驟簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且易于掌握、使用效果好，從多個(gè)方面有效保證了硅單晶生產(chǎn)過程安全、快速地進(jìn)行，同時(shí)省略了晶體拉制的收尾過程， 節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間且提高了生產(chǎn)效率。能有效解決現(xiàn)有硅單晶生產(chǎn)過程中必須進(jìn)行收尾工序且使得直拉硅單晶生產(chǎn)效率受到較大限制的實(shí)際問題。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的方法流程框圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、硅原料及摻雜劑準(zhǔn)備按照單晶爐用硅原料的常規(guī)制備方法，制備出生長(zhǎng)直拉單晶硅用的硅原料，并按單晶爐用硅原料的常規(guī)清潔處理方法，對(duì)制備出的硅原料進(jìn)行清潔處理；同時(shí)，根據(jù)需制作硅單晶的型號(hào)和電阻率，確定需添加摻雜劑的種類和摻雜量，并對(duì)生長(zhǎng)直拉單晶硅用的摻雜劑進(jìn)行準(zhǔn)備。本實(shí)施例中，與常規(guī)準(zhǔn)備生長(zhǎng)直拉單晶硅用硅原料的方法相同，先根據(jù)需制作硅單晶的規(guī)格和尺寸，以及所采用單晶爐的型號(hào)及相應(yīng)性能參數(shù)，確定制作硅單晶時(shí)需用硅原料的量。所制備出的硅原料指的是準(zhǔn)備裝入石英坩堝中進(jìn)行單晶拉制的原料，包括還原法生產(chǎn)的多晶硅、硅烷法生產(chǎn)的多晶硅、區(qū)熔單晶頭尾料、邊皮料、堝底料、硅片回收料等。其中，還原法生產(chǎn)的多晶硅為以工業(yè)硅為原料且經(jīng)加工制備得到的原料，純度可達(dá)九個(gè)“9”以上，又稱為高純度多晶硅，其磷含量< 1.5X IO13個(gè)原子/cm3(對(duì)應(yīng)N型電阻率 ^ 300 Ω . cm)；硼含量彡4. 5 X IO12個(gè)原子/cm3 (對(duì)應(yīng)P型電阻率彡3000 Ω .cm)。同時(shí)，當(dāng)一般金屬材料含有少量的雜質(zhì)時(shí)，電阻率變化不大，但純凈的半導(dǎo)體材料摻入少量雜質(zhì)后，電阻率變化巨大，這是半導(dǎo)體材料的一個(gè)基本特征。因此為保證所生產(chǎn)硅單晶的質(zhì)量，拉制硅單晶所用的多晶硅料必須進(jìn)行清潔處理。其中，多晶硅、母合金(即摻雜劑)和籽晶一般用硝酸和氫氟酸混合酸腐蝕，也可以用堿腐蝕。但無論用酸腐蝕或堿腐蝕，酸和堿的純度要高，需采用分析純以上等級(jí)的酸或堿進(jìn)行腐蝕。在準(zhǔn)備生長(zhǎng)直拉單晶硅用硅原料的同時(shí)，還需對(duì)生長(zhǎng)直拉單晶硅用的摻雜劑進(jìn)行準(zhǔn)備。本實(shí)施例中，采用母合金作為摻雜劑。實(shí)際準(zhǔn)備摻雜劑時(shí)，先根據(jù)需制作硅單晶的型號(hào)和電阻率，且按照常規(guī)方法確定需添加摻雜劑的種類和摻雜量。步驟二、裝料按照單晶爐的常規(guī)裝料方法，將步驟一中準(zhǔn)備好的硅原料和摻雜劑分別裝進(jìn)已安裝到位的石英坩堝內(nèi)；同時(shí)，將事先準(zhǔn)備好的籽晶安裝在所述單晶爐內(nèi)的籽晶夾頭上。步驟三、單晶爐爐內(nèi)處理采用所述單晶爐且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成合爐、抽真空、熔料、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程。步驟四、后期處理，其后期處理過程如下401、關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)步驟三中進(jìn)行等徑生長(zhǎng)過程中，當(dāng)?shù)葟缴L(zhǎng)的硅單晶晶體長(zhǎng)度達(dá)到需制作硅單晶的設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)，并將所述單晶爐的加熱功率降至零，之后所述石英坩堝內(nèi)剩余的硅熔體表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶。402、結(jié)晶及晶體提離熔硅液面所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，直至當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶物與當(dāng)前所生長(zhǎng)硅單晶晶體之間的間隙為Imm 5mm時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體向上提升，并使得當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體與所述熔硅體的液面相脫離。403、晶體提升及取晶通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉單晶爐副爐室與單晶爐主爐室之間的隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離；隨后，按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出硅單晶晶體，便完成硅單晶的生產(chǎn)過程，獲得硅單晶成品?，F(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中，在等徑生長(zhǎng)過程中，待硅單晶晶體等徑生長(zhǎng)到尾部，剩料不多的情況下就要進(jìn)行收尾工作，一般收尾長(zhǎng)度等于所拉制硅單晶晶體的直徑。收尾完成后，馬上停止堝轉(zhuǎn)、晶轉(zhuǎn)，停止坩堝軸、籽晶軸上下運(yùn)動(dòng)，并加熱功率降到零，冷卻4 5小時(shí)后，整個(gè)拉晶生產(chǎn)流程結(jié)束。實(shí)際生產(chǎn)過程中，等徑生長(zhǎng)到尾部后進(jìn)行收尾的目的主要在于，收尾可以減小硅單晶晶體的直徑，使得晶體尾部所受熱應(yīng)力作用的有效面積減小，這樣當(dāng)硅單晶晶體提離熔硅體液面時(shí)，熱應(yīng)力的作用效果降至最低，從而最大限度的防止位錯(cuò)的生成。正常情況下，硅單晶中的原子都是按照金剛石晶格結(jié)構(gòu)的方式整齊有序的排列在一起，位錯(cuò)則是硅原子在局部地方的排列出現(xiàn)錯(cuò)亂，屬于硅單晶中的線缺陷，因而要盡量避免，產(chǎn)生位錯(cuò)的原因很多，其中一點(diǎn)是熱應(yīng)力引起的塑性變形導(dǎo)致位錯(cuò)的生成，如果能有效的消除或者減小熱應(yīng)力引起的塑性變形可以有效的防止位錯(cuò)的生成，現(xiàn)有工藝中進(jìn)行收尾的主要目的便是防止位錯(cuò)發(fā)生。但本發(fā)明中，當(dāng)硅單晶晶體生長(zhǎng)的長(zhǎng)度達(dá)到收尾長(zhǎng)度時(shí)，即硅單晶晶體到尾部時(shí)， 不進(jìn)行收尾而是采取關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)的方法使石英坩堝內(nèi)的硅熔體快速冷卻， 且當(dāng)硅熔體表面的結(jié)晶即將接觸到硅晶體時(shí)，迅速向上提升硅單晶晶體并使得使晶體脫離硅熔體液面。因而，本發(fā)明與現(xiàn)有工藝相比，省略了硅單晶晶體拉制過程中的收尾過程，節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，并相應(yīng)提高了硅單晶的生產(chǎn)效率。同時(shí)，當(dāng)硅單晶晶體生長(zhǎng)的長(zhǎng)度達(dá)到收尾長(zhǎng)度時(shí)，本發(fā)明采用關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)，并將所述單晶爐的加熱功率降至零的方法，使得石英坩堝內(nèi)剩余的硅熔體表面溫度逐漸降低并開始結(jié)晶，且當(dāng)硅熔體表面的結(jié)晶物與當(dāng)前所生長(zhǎng)硅單晶晶體之間的間隙為Imm 5mm時(shí)，迅速向上提升硅單晶晶體并使得使晶體脫離硅熔體液面。因而，實(shí)際操作非常簡(jiǎn)便且易于掌控，實(shí)現(xiàn)方便。另外，由于本發(fā)明將硅單晶晶體提離硅熔體液面時(shí)是在硅熔體表面溫度快速降至開始結(jié)晶且結(jié)晶過程進(jìn)行至結(jié)晶物與晶體之間的間隙為Imm 5mm 時(shí)進(jìn)行迅速提離，而此時(shí)硅單晶晶體尾部所受熱應(yīng)力作用的有效面積非常小，這樣當(dāng)硅單晶晶體提離熔硅體液面時(shí)，熱應(yīng)力的作用效果降至最低，因而采用本發(fā)明能最大限度的防止位錯(cuò)的生成，達(dá)到與收尾工藝相同的技術(shù)效果，能有效保證所生產(chǎn)硅單晶晶體的質(zhì)量。本實(shí)施例中，當(dāng)硅單晶晶體生長(zhǎng)的長(zhǎng)度達(dá)到收尾長(zhǎng)度時(shí)，石英坩堝內(nèi)的堝底料大約剩余2此，此時(shí)將加熱功率瞬間歸零，使硅熔體液面發(fā)生結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶即將接觸到晶體時(shí)，迅速將晶體與硅熔體液面脫離。實(shí)際生產(chǎn)過程中，在步驟二中進(jìn)行裝料之前，還需先拆爐，拆爐的目的是為了取出之前已拉制成型的硅單晶晶體，清理爐膛內(nèi)的揮發(fā)物，清除石墨電極、加熱器、保溫蓋等石墨件上的附著物、適應(yīng)碎片、石墨顆粒、石墨碳?xì)謮m埃等雜物。拆爐過程中要注意補(bǔ)得帶入新的雜物。拆爐之前先進(jìn)行充氣，具體是先記下拆爐前的爐內(nèi)真空度，之后打開副爐室內(nèi)的氬氣充氣管路，并充氣到爐內(nèi)壓力為大氣壓力時(shí)關(guān)閉。實(shí)際進(jìn)行取晶時(shí)，先通過爐體升降開啟機(jī)構(gòu)將副爐室(或者將副爐室連同爐蓋一道)升到上限位置后，緩慢旋轉(zhuǎn)副爐室直至能取出硅單晶晶體為止，之后再進(jìn)行取晶。實(shí)際對(duì)主爐室進(jìn)行拆爐時(shí)，由上至下依次取出導(dǎo)流筒、石英坩堝(其外側(cè)套裝有石墨坩堝)、鍋托、托桿以及石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)；并對(duì)拆出的上述內(nèi)件進(jìn)行清掃，清掃的目的是將拉晶或煅燒過程中產(chǎn)生的揮發(fā)物和粉塵用打磨、擦拭或吸除等方法清掃干凈。清掃完后，再對(duì)拆出的各內(nèi)件一一進(jìn)行組裝。本實(shí)施例中，步驟三中進(jìn)行單晶爐爐內(nèi)處理時(shí)，按常規(guī)直拉法處理工藝進(jìn)行處理。 首先，熔料之前，先關(guān)好爐門對(duì)爐膛內(nèi)進(jìn)行抽真空，直至抽到壓強(qiáng)降至3Pa以下，就可以檢漏，且確認(rèn)壓升率符合要求便可以啟動(dòng)單晶爐的功率柜進(jìn)行加熱。啟動(dòng)功率柜進(jìn)行加熱之前，先充入壓氣至1300Pa并保持爐壓。之后，開始加熱，分3 4次加熱到高溫且每次加熱時(shí)間約1. 5小時(shí)，加熱功率為70KW 80KW，整個(gè)熔化時(shí)間大約4 5小時(shí)，熔化過程中多晶塊如果附在石英坩堝邊上時(shí)應(yīng)及時(shí)處理，當(dāng)剩有20%左右的多晶塊還未熔化時(shí)就應(yīng)逐漸降溫，并通過坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)逐漸升高石英坩堝的位置。隨后，利用石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)的熱慣量使剩下的多晶塊料繼續(xù)熔化，待多晶熔化完后剛好降到引晶溫度。硅料熔化完后，將石英坩堝升高至引晶位置，通過籽晶旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶軸并調(diào)整至引晶溫度，開始引晶。引晶前要確認(rèn)晶轉(zhuǎn)、堝轉(zhuǎn)和引晶堝位，待溫度適宜時(shí)開始引晶。引晶時(shí)首先要判定合適的引晶溫度， 當(dāng)籽晶與石英坩堝內(nèi)的硅熔液面接觸時(shí)，觀察籽晶和硅熔液面接觸后的光圈情況引晶溫度偏高時(shí)，籽晶一接觸熔硅液面，馬上出現(xiàn)光圈，很亮、很黑且很刺眼，籽晶棱邊處尖角，關(guān)圈發(fā)生抖動(dòng)，甚至熔斷，無法提高拉速縮頸；引晶溫度偏低時(shí)，籽晶和硅熔液面接觸后，不出現(xiàn)光圈，籽晶未被熔接，反而出現(xiàn)結(jié)晶向外長(zhǎng)大的現(xiàn)象；只有當(dāng)引晶溫度合適時(shí)，籽晶和熔硅液面接觸后，慢慢出現(xiàn)光圈，但無尖角，光圈柔和圓潤(rùn)，既不會(huì)長(zhǎng)大，也不會(huì)縮小而熔斷。 熔接好以后，稍降溫就可以開始進(jìn)行縮頸了，縮頸的目的是為了消除位錯(cuò)。引晶完成后，將拉速降至0. 4mm/min,開始放大，同時(shí)降低功率，降幅的大小可根據(jù)縮頸時(shí)的拉速大小，縮細(xì)的快慢來決定，實(shí)時(shí)調(diào)整功率。引晶完成后，便進(jìn)行放肩，且放肩過程中可通過觀察放肩時(shí)的現(xiàn)象來判斷放肩質(zhì)量。當(dāng)放肩質(zhì)量好時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肩部棱線對(duì)稱、清楚、挺拔且連續(xù)；出現(xiàn)的平面對(duì)稱平坦、光亮，沒有切痕；放肩角合適，表面平滑、圓潤(rùn)，沒有切痕。而當(dāng)放肩質(zhì)量差時(shí)肩部棱線不挺、 斷斷續(xù)續(xù)，有切痕，說明有位錯(cuò)產(chǎn)生；平面的平坦度差，不夠光亮，時(shí)有切痕，說明有位錯(cuò)產(chǎn)生；放肩角太大，超過了 180°。另外，放肩直徑要及時(shí)測(cè)量，以免誤時(shí)來不及轉(zhuǎn)肩而使晶體直徑偏大。放肩過程中，由于放大速度很快，必須及時(shí)監(jiān)測(cè)放肩直徑的大小，當(dāng)直徑約差I(lǐng)Omm 接近目標(biāo)值時(shí)，即可提高拉速到2. 5mm/min 4mm/min，進(jìn)入轉(zhuǎn)肩工序，此時(shí)會(huì)看到原來位于肩部后方的光圈較快地向前方包圍，最后閉合，為了轉(zhuǎn)肩后晶體直徑不會(huì)縮小，可以預(yù)先降點(diǎn)溫，等轉(zhuǎn)肩完，溫度差不多反應(yīng)過來，直徑就不會(huì)縮小了。光圈由開到閉合的過程就是轉(zhuǎn)肩過程，在這個(gè)過程中，硅單晶晶體仍然在長(zhǎng)大，只是速度越來越慢了，最后不再長(zhǎng)大，轉(zhuǎn)肩就完成了。如果這個(gè)轉(zhuǎn)肩速度控制量恰到好處，就可以讓轉(zhuǎn)肩后的直徑正好符合要求，這時(shí)，降下拉速到設(shè)定拉速，并按比例跟上堝升，投入自動(dòng)控徑狀態(tài)，即進(jìn)行等徑工序。如果設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，設(shè)定的參數(shù)合理，人機(jī)交接時(shí)配合很好，晶體等徑生長(zhǎng)時(shí)可以正常進(jìn)行到尾部。本實(shí)施例中，步驟三中熔料完成后，所述石英坩堝內(nèi)的硅原料和摻雜劑全部熔化為硅熔體；步驟三中所述的熔料完成后且進(jìn)行引晶之前，還需進(jìn)行熔料后提渣，其提渣過程如下I、降溫結(jié)晶降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體的表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶。實(shí)際操作過程中，熔料完成后降低加熱功率，使硅熔體表面降溫，隨著硅熔體表面的溫度逐漸下降，硅熔體液面便開始發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。II、逐步升溫并維持結(jié)晶過程連續(xù)進(jìn)行，直至硅熔體表面漂浮的不溶物全部被結(jié)晶物凝結(jié)住當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，再升高單晶爐的加熱功率并逐漸升高所述硅熔體的表面溫度；在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)到所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將所述籽晶下降至與所述結(jié)晶物接觸，且待所述籽晶與所述結(jié)晶物熔接后，通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將凝結(jié)有不溶物的結(jié)晶物提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉所述隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離。實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)硅熔體液面結(jié)晶發(fā)生后，立即升高加熱功率進(jìn)行升溫，由于升溫有一個(gè)過程，因而在升溫過程中，硅熔體液面的結(jié)晶依舊會(huì)進(jìn)行，這樣做能夠防止由于結(jié)晶速度過快而引起的硅熔體液面全部結(jié)晶問題，以防止硅熔體液面全部結(jié)晶后對(duì)石英坩堝造成撐裂的現(xiàn)象發(fā)生。因而，在維持結(jié)晶過程持續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，經(jīng)逐漸降低溫度，以防止結(jié)晶速度過快。因而，步驟II中在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，且在所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住之前，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，立即降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體表面的結(jié)晶過程持續(xù)進(jìn)行；且降低單晶爐的加熱功率后，當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再升高單晶爐的加熱功率。綜上，實(shí)際操作過程中，通過同步觀測(cè)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程，并根據(jù)觀測(cè)結(jié)果對(duì)單晶爐的加熱功率進(jìn)行升降調(diào)整，并通過調(diào)整單晶爐的加熱功率，對(duì)硅熔體液面溫度進(jìn)行升降調(diào)整，從而在保證結(jié)晶過程持續(xù)進(jìn)行的同時(shí)，也能有效防止結(jié)晶速度過快引起的硅熔體液面全部結(jié)晶問題。因而，實(shí)際操作非常簡(jiǎn)便，可操作性強(qiáng)，且結(jié)晶過程安全可靠。III、清渣按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的結(jié)晶物，則完成熔料后的提渣過程。IV、更換籽晶對(duì)步驟III中自單晶爐副爐室內(nèi)取出的籽晶進(jìn)行更換。步驟IV中更換完籽晶后，合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥；隨后，利用更換后的籽晶且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程。本實(shí)施例中，步驟IV中更換之前所述籽晶夾頭上所裝的籽晶為進(jìn)行熔料后提渣處理的提渣籽晶，所述提渣籽晶為制作完成后未曾使用的新籽晶或者使用過的舊籽晶；步驟IV中更換后的籽晶為制作完成后未曾使用的新籽晶。因而，實(shí)際操作時(shí)，當(dāng)結(jié)晶物快要將漂浮于液面的渣子(即不溶物)全部凝結(jié)住時(shí)，降下提渣籽晶，用細(xì)頸將結(jié)晶物粘住，并提升入副爐室，便完成提渣過程。本實(shí)施例中， 所述舊籽晶為采用直拉法拉制完成硅單晶后的籽晶，該舊籽晶上帶有細(xì)頸部分。綜上，實(shí)際使用過程中，采用上述步驟I至IV所述的熔料后提渣過程后，能簡(jiǎn)單、 方便且快速地在熔料完成后將硅料中含有的大量雜質(zhì)清除，從而保證硅單晶生產(chǎn)過程安全、快速地進(jìn)行。因?yàn)槿缛舨磺宄诠枞垠w表面會(huì)漂浮的一層不熔物，不但會(huì)影響提純硅單晶晶體的內(nèi)在質(zhì)量，而且會(huì)影響提硅單晶晶體的生長(zhǎng)，引發(fā)異常結(jié)晶，此時(shí)處理難度極高且需花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，在降低生產(chǎn)效率和硅單晶質(zhì)量的同時(shí)，也可能會(huì)造成生產(chǎn)事故。同時(shí)，本發(fā)明中在提渣結(jié)束后還需對(duì)籽晶進(jìn)行更換，即整個(gè)硅單晶生產(chǎn)過程采用兩只籽晶，其中提渣籽晶用于熔料后的提渣過程，而提渣結(jié)束后更換后的籽晶用于后續(xù)硅單晶晶體的拉制過程。采用兩只籽晶的目的在于能有效避免只使用一只籽晶進(jìn)行提渣和晶體拉制時(shí)容易發(fā)生的籽晶斷裂問題，而籽晶斷裂后導(dǎo)致硅單晶晶體墜入石英坩堝并引發(fā)漏硅事故。由于實(shí)際進(jìn)行提渣過程中，籽晶的溫度變化非常劇烈，因而容易導(dǎo)致籽晶斷裂；再者，提渣過程中大量雜質(zhì)進(jìn)入籽晶，也會(huì)引起籽晶斷裂。因此，采用本發(fā)明在提渣結(jié)束后更換新的籽晶后，能有效避免發(fā)生籽晶斷裂現(xiàn)象，極大程度上提高了生產(chǎn)的安全性，降低了漏硅事故的發(fā)生概率，對(duì)硅料提純生產(chǎn)具有重大的意義；并且也相應(yīng)地保證了硅單晶生產(chǎn)過程的快速、有效進(jìn)行，在減少事故發(fā)生率的同時(shí)，也相應(yīng)提高了硅單晶的生產(chǎn)效率，使得由于事故發(fā)生導(dǎo)致暫時(shí)停產(chǎn)或維修的概率降低，不僅節(jié)約了生產(chǎn)和維修成本，節(jié)省了大量事故后的維修時(shí)間，使得整個(gè)廠家的硅單晶生產(chǎn)效率得到大幅度提高。實(shí)際操作過程中，步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為60KW 80KW ； 步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至30KW 40KW ；步驟II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率升至60KW SOKff0步驟II中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低5KW IOKW ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再將單晶爐的加熱功率升高5KW 10KW。本實(shí)施例中，步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為60KW ；步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至 30KW;步驟II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率升至60KW。步驟II中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低5KW ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再將單晶爐的加熱功率升高5KW。實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以根據(jù)熔料過程中單晶爐的加熱功率和實(shí)際具體需要，對(duì)上述各步驟中單晶爐的加熱功率進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。例如當(dāng)步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為80KW時(shí)；步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至40KW ； 步驟II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率升至80KW。步驟II中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低IOKW ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再將單晶爐的加熱功率升高10KW。而當(dāng)當(dāng)步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為75KW時(shí)；步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至37KW ；步驟 II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率升至 75KW。步驟II中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低8KW ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)， 再將單晶爐的加熱功率升高8KW。另外，生產(chǎn)太陽(yáng)能級(jí)硅單晶時(shí)，即步驟403中所述硅單晶成品為太陽(yáng)能級(jí)硅單晶， 步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，按照直拉硅單晶的常規(guī)引肩與放肩方法，完成需制作硅單晶的引肩與放肩過程；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，以3mm/min士0. 3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ；之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。本實(shí)施例中，所生產(chǎn)的太陽(yáng)能級(jí)硅單晶為6寸或8寸的硅單晶。實(shí)際對(duì)太陽(yáng)能級(jí)硅單晶進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，引肩和放肩過程均按常規(guī)工藝進(jìn)行，而僅是在轉(zhuǎn)肩過程中以3mm/min士0. 3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩，這樣在提高轉(zhuǎn)肩過程進(jìn)程、加快硅單晶生產(chǎn)效率的同時(shí)，通過將提高晶體轉(zhuǎn)肩時(shí)的晶體生長(zhǎng)速度，能有效提高太陽(yáng)能級(jí)硅單晶的斷面電阻率均勻性。采用常規(guī)工藝?yán)瞥尚偷奶?yáng)能級(jí)硅單晶斷面中心點(diǎn)電阻率與斷面邊緣點(diǎn)電阻率數(shù)值相差較大；特別是對(duì)于晶體頭部電阻率> 3 Ω · cm以上的晶體特別明顯，而采用本發(fā)明對(duì)轉(zhuǎn)肩過程的拉速進(jìn)行限定后能夠顯著提高斷面電阻率均勻性。同時(shí)，轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，再以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm，由于此過程中單晶爐內(nèi)的熱場(chǎng)分布及所生產(chǎn)硅單晶晶體的生長(zhǎng)狀態(tài)還均不穩(wěn)定，晶體生產(chǎn)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因而將拉速限定在1. Omm/min 士 0. lmm/min且等徑生長(zhǎng)50mm士 5mm后，能有效控制不穩(wěn)定狀態(tài)下晶體的生長(zhǎng)質(zhì)量；同時(shí)，以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm后能有效確保當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體由不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)，高質(zhì)量地度過不穩(wěn)定狀態(tài)至穩(wěn)定狀態(tài)之間的過渡階段，因而能進(jìn)一步提高太陽(yáng)能級(jí)硅單晶的斷面電阻率均勻性。實(shí)際操作過程中，對(duì)于單晶爐來說，其控制系統(tǒng)內(nèi)部均存儲(chǔ)有與需生產(chǎn)任一種規(guī)格和型號(hào)的硅單晶晶體相對(duì)應(yīng)的拉速控制曲線。因而實(shí)際操作過程中，步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，對(duì)引肩和放肩過程中的拉速進(jìn)行自動(dòng)控制；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，人為通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以 3mm/min士0. 3mm/min的進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，人為再通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ；之后，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。因而，實(shí)際操控非常簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)方便且易于掌握，實(shí)際使用效果非常好。本實(shí)施例中，步驟403中所述硅單晶成品為太陽(yáng)能級(jí)硅單晶，步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，以1. Omm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，以3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm ；之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。實(shí)際使用過程中，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)上述拉速和等徑生長(zhǎng)速度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、硅原料及摻雜劑準(zhǔn)備按照單晶爐用硅原料的常規(guī)制備方法，制備出生長(zhǎng)直拉單晶硅用的硅原料，并按單晶爐用硅原料的常規(guī)清潔處理方法，對(duì)制備出的硅原料進(jìn)行清潔處理；同時(shí)，根據(jù)需制作硅單晶的型號(hào)和電阻率，確定需添加摻雜劑的種類和摻雜量，并對(duì)生長(zhǎng)直拉單晶硅用的摻雜劑進(jìn)行準(zhǔn)備；步驟二、裝料按照單晶爐的常規(guī)裝料方法，將步驟一中準(zhǔn)備好的硅原料和摻雜劑分別裝進(jìn)已安裝到位的石英坩堝內(nèi)；同時(shí)，將事先準(zhǔn)備好的籽晶安裝在所述單晶爐內(nèi)的籽晶夾頭上；步驟三、單晶爐爐內(nèi)處理采用所述單晶爐且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成合爐、抽真空、熔料、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程；步驟四、后期處理，其后期處理過程如下401、關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)步驟三中進(jìn)行等徑生長(zhǎng)過程中，當(dāng)?shù)葟缴L(zhǎng)的硅單晶晶體長(zhǎng)度達(dá)到需制作硅單晶的設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)，并將所述單晶爐的加熱功率降至零，之后所述石英坩堝內(nèi)剩余的硅熔體表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶；402、結(jié)晶及晶體提離熔硅液面所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，直至當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶物與當(dāng)前所生長(zhǎng)硅單晶晶體之間的間隙為Imm 5mm時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體向上提升，并使得當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體與所述熔硅體的液面相脫離；403、晶體提升及取晶通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將當(dāng)前所生長(zhǎng)的硅單晶晶體提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉單晶爐副爐室與單晶爐主爐室之間的隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離；隨后，按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出硅單晶晶體，便完成硅單晶的生產(chǎn)過程，獲得硅單晶成品。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟三中熔料完成后，所述石英坩堝內(nèi)的硅原料和摻雜劑全部熔化為硅熔體；步驟三中所述的熔料完成后且進(jìn)行引晶之前，還需進(jìn)行熔料后提渣，其提渣過程如下I、降溫結(jié)晶降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體的表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結(jié)晶；II、逐步升溫并維持結(jié)晶過程連續(xù)進(jìn)行，直至硅熔體表面漂浮的不溶物全部被結(jié)晶物凝結(jié)住當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，再升高單晶爐的加熱功率并逐漸升高所述硅熔體的表面溫度；在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶現(xiàn)象進(jìn)行同步觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)到所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住時(shí)，通過所述單晶爐上所設(shè)置的籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將所述籽晶下降至與所述結(jié)晶物接觸，且待所述籽晶與所述結(jié)晶物熔接后，通過所述籽晶旋轉(zhuǎn)提升機(jī)構(gòu)將凝結(jié)有不溶物的結(jié)晶物提升至單晶爐副爐室內(nèi)；之后，關(guān)閉所述隔離閥，對(duì)單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進(jìn)行隔離；III、清渣按照單晶爐的常規(guī)取晶方法，自單晶爐副爐室內(nèi)取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的結(jié)晶物，則完成熔料后的提渣過程；IV、更換籽晶對(duì)步驟III中自單晶爐副爐室內(nèi)取出的籽晶進(jìn)行更換；步驟IV中更換完籽晶后，合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥；隨后，利用更換后的籽晶且按直拉法的常規(guī)處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟403中所述硅單晶成品為太陽(yáng)能級(jí)硅單晶，步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，按照直拉硅單晶的常規(guī)引肩與放肩方法，完成需制作硅單晶的引肩與放肩過程；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)， 以3mm/min 士 0. 3mm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min 士 0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ；之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。
4.按照權(quán)利要求2所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟IV 中更換之前所述籽晶夾頭上所裝的籽晶為進(jìn)行熔料后提渣處理的提渣籽晶，所述提渣籽晶為制作完成后未曾使用的新籽晶或者使用過的舊籽晶；步驟IV中更換后的籽晶為制作完成后未曾使用的新籽晶。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟三中進(jìn)行熔料時(shí)，所述單晶爐的加熱功率為60KW 80KW ；步驟I中降低單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率降至30KW 40KW ；步驟II中當(dāng)所述硅熔體表面開始結(jié)晶后，升高單晶爐的加熱功率時(shí)，將單晶爐的加熱功率升至60KW 80KW。
6.按照權(quán)利要求4所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟II 中在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，且在所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結(jié)晶物凝結(jié)住之前，對(duì)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，立即降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體表面的結(jié)晶過程持續(xù)進(jìn)行；且降低單晶爐的加熱功率后，當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再升高單晶爐的加熱功率。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟II 中當(dāng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)所述硅熔體表面的結(jié)晶過程即將停止時(shí)，將單晶爐的加熱功率降低5KW IOKff ；當(dāng)所述硅熔體表面的結(jié)晶速度加快至與步驟I中開始結(jié)晶時(shí)的結(jié)晶速度一致時(shí)，再將單晶爐的加熱功率升高5KW 10KW。
8.按照權(quán)利要求3所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，對(duì)引肩和放肩過程中的拉速進(jìn)行自動(dòng)控制；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，人為通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以3mm/min士0. 3mm/min的進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，人為再通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以1. Omm/min士0. lmm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm士5mm ；之后，所述單晶爐按照預(yù)先設(shè)定的拉速控制曲線，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。
9.按照權(quán)利要求8所述的一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，其特征在于步驟三中進(jìn)行引肩和放肩時(shí)，以1. Omm/min的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；放肩結(jié)束后進(jìn)行轉(zhuǎn)肩時(shí)，以3mm/min 的拉速進(jìn)行轉(zhuǎn)肩；轉(zhuǎn)肩結(jié)束后，以1. Omm/min的拉速等徑生長(zhǎng)50mm ；之后，再按直拉硅單晶的常規(guī)等徑方法，完成需制作硅單晶的后續(xù)等徑生長(zhǎng)過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高直拉硅單晶生產(chǎn)效率的方法，包括以下步驟一、硅原料及摻雜劑準(zhǔn)備；二、裝料；三、單晶爐爐內(nèi)處理按直拉法常規(guī)處理工藝，依次完成合爐、抽真空、熔料、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩和等徑生長(zhǎng)過程；四、后期處理，過程如下首先、關(guān)閉單晶爐的石墨熱場(chǎng)系統(tǒng)，使單晶爐的加熱功率降至零；之后，石英坩堝內(nèi)剩余硅熔體表面開始結(jié)晶，且待結(jié)晶快接觸硅單晶晶體時(shí)，將晶體快速提離硅熔體液面；最后，進(jìn)行晶體提升及取晶，獲得硅單晶成品。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、方法步驟簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)方便且易于掌握、使用效果好，省略了晶體拉制的收尾過程，提高了生產(chǎn)效率，能解決硅單晶生產(chǎn)過程中因必須進(jìn)行收尾工序使得直拉硅單晶生產(chǎn)效率受到限制的問題。
文檔編號(hào)C30B29/06GK102220634SQ20111019936
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者周建華 申請(qǐng)人:西安華晶電子技術(shù)股份有限公司