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      一種籽晶的鋪設(shè)方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片的制作方法

      文檔序號(hào):9839085閱讀:657來源:國(guó)知局
      一種籽晶的鋪設(shè)方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,尤其涉及一種籽晶的鋪設(shè)方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片。
      【背景技術(shù)】
      [0002]目前,目前類單晶的鑄造方法主要有無籽晶引晶和有籽晶引晶法,有籽晶引晶法是先將單晶硅籽晶鋪設(shè)在石英坩禍底部,在熔化階段保持籽晶不完全熔化,在單晶硅籽晶上進(jìn)行引晶生長(zhǎng)從而得到類單晶硅錠,圖1為傳統(tǒng)的籽晶鋪設(shè)示意圖,圖2為按照?qǐng)D1的籽晶鋪設(shè)方式制得的類單晶硅錠少子壽命測(cè)試圖,圖3為按照?qǐng)D1的籽晶鋪設(shè)方式制得的類單晶硅錠的光致發(fā)光PL圖。從圖1-3中可知,將一定數(shù)量和一定尺寸的籽晶鋪設(shè)在坩禍底部,這些籽晶2之間會(huì)存在或大或小的縫隙I,在硅料熔化過程中,類單晶硅籽晶容易被爐內(nèi)的雜質(zhì)氣氛污染,特別是籽晶之間的縫隙,容易富集大量雜質(zhì),雜質(zhì)產(chǎn)生雜質(zhì)應(yīng)力,同時(shí)也是造成晶體錯(cuò)排,產(chǎn)生位錯(cuò),造成引晶生長(zhǎng)時(shí),位錯(cuò)繁殖,晶體中位錯(cuò)3容易呈現(xiàn)發(fā)散式生長(zhǎng),弓丨起類單晶硅片的性能下降。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]為解決上述問題,本發(fā)明提供了一種籽晶的鋪設(shè)方法,通過在坩禍鋪設(shè)第一保護(hù)層和第二保護(hù)層來保護(hù)籽晶,避免籽晶被坩禍內(nèi)的雜質(zhì)污染。本發(fā)明還提供了一種類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片。
      [0004]本發(fā)明第一方面提供了一種籽晶的鋪設(shè)方法,用于鑄造類單晶,包括以下步驟:
      [0005]提供坩禍,在坩禍底部鋪設(shè)第一硅材料,所述第一硅材料鋪滿所述坩禍底部形成第一保護(hù)層;然后在所述第一保護(hù)層上鋪設(shè)籽晶,形成籽晶層;再在所述籽晶層上鋪設(shè)第二硅材料,形成第二保護(hù)層。
      [0006]優(yōu)選地,所述第一保護(hù)層、所述籽晶層和所述第二保護(hù)層構(gòu)成一復(fù)合層,所述復(fù)合層沿垂直于所述坩禍底部的方向上沒有貫通的縫隙。
      [0007]優(yōu)選地,所述第一保護(hù)層與所述籽晶層之間涂覆有硅溶膠。
      [0008]優(yōu)選地,所述籽晶層與所述第二保護(hù)層之間涂覆有硅溶膠。
      [0009]優(yōu)選地,所述坩禍內(nèi)壁與所述籽晶之間的縫隙設(shè)有硅片,所述硅片表面涂覆有硅溶膠。
      [0010]優(yōu)選地,所述第一硅材料和所述第二硅材料均為硅塊。
      [0011]優(yōu)選地,所述第一保護(hù)層的厚度為5-10mm。
      [0012]優(yōu)選地,所述第二保護(hù)層的厚度為5-10mm。
      [0013]本發(fā)明第一方面提供的籽晶的鋪設(shè)方法,通過鋪設(shè)第一保護(hù)層和第二保護(hù)層來保護(hù)籽晶,第一保護(hù)層阻隔坩禍底部雜質(zhì)擴(kuò)散,第二保護(hù)層阻隔硅料及坩禍中雜質(zhì)氣氛的雜質(zhì)擴(kuò)散,這二個(gè)保護(hù)層可以保護(hù)所述籽晶尤其是籽晶的縫隙避免受到雜質(zhì)的污染。
      [0014]第二方面,本發(fā)明提供了一種類單晶硅錠的制備方法,包括以下步驟:
      [0015](I)提供坩禍,在坩禍底部鋪設(shè)第一硅材料,所述第一硅材料鋪滿所述坩禍底部形成第一保護(hù)層;然后在所述第一保護(hù)層上鋪設(shè)籽晶,形成籽晶層;再在所述籽晶層上鋪設(shè)第二硅材料,形成第二保護(hù)層;
      [0016](2)在所述第二保護(hù)層上方填裝娃料,加熱使所述娃料恪化形成娃恪體,待所述娃料和所述第二保護(hù)層完全熔化后形成的固液界面剛好處在或深入所述籽晶層時(shí),調(diào)節(jié)熱場(chǎng)形成過冷狀態(tài),使所述硅熔體在所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長(zhǎng)晶;
      [0017](3)待全部硅熔體結(jié)晶完后,經(jīng)退火冷卻得到類單晶硅錠。
      [0018]本發(fā)明第二方面提供的一種類單晶硅錠的制備方法,通過設(shè)置第一保護(hù)層和第二保護(hù)層,保護(hù)籽晶避免雜質(zhì)的污染,制備得到類單晶硅錠位錯(cuò)較少,性能較好。
      [0019]第三方面,本發(fā)明提供了一種類單晶硅片,所述類單晶硅片為按照上述所述制備方法制得的類單晶硅錠為原料經(jīng)開方-切片-清洗制備得到。
      [0020]本發(fā)明第三方面提供的一種類單晶硅片,位錯(cuò)較少,性能較好。
      [0021]本發(fā)明提供的一種籽晶的鋪設(shè)方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片,具有以下有益效果:
      [0022](I)本發(fā)明提供的籽晶的鋪設(shè)方法,通過設(shè)置第一保護(hù)層和第二保護(hù)層,保護(hù)籽晶避免受到雜質(zhì)的污染;
      [0023](2)本發(fā)明提供的類單晶硅錠的制備方法易于操作,成本較低,適于大規(guī)模生產(chǎn);
      [0024](3)本發(fā)明提供的類單晶硅片位錯(cuò)較少、質(zhì)量較高,適用于制備太陽(yáng)能電池,制得的太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率高。
      【附圖說明】
      [0025]圖1為傳統(tǒng)籽晶鋪設(shè)示意圖;
      [0026]圖2為按照?qǐng)D1籽晶鋪設(shè)方式制得的類單晶硅錠的少子壽命測(cè)試圖;
      [0027]圖3為按照?qǐng)D1籽晶鋪設(shè)方式制得的類單晶硅錠的光致發(fā)光PL圖;
      [0028]圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式的籽晶鋪設(shè)的側(cè)視圖;
      [0029]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的籽晶鋪設(shè)的俯視圖;
      [0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例5制得的類單晶硅錠的少子壽命測(cè)試圖。
      [0031 ]圖中標(biāo)號(hào)示意如下:2表示籽晶,I表示籽晶2之間的縫隙,3表示位錯(cuò)等缺陷,4表示第一保護(hù)層,5表示籽晶層,6表示第二保護(hù)層。
      【具體實(shí)施方式】
      [0032]以下所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)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(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
      [0033]圖4為本發(fā)明一實(shí)施方式的籽晶鋪設(shè)的側(cè)視圖;結(jié)合該圖,具體敘述本發(fā)明第一方面提供的一種籽晶的鋪設(shè)方法,用于鑄造類單晶,包括以下步驟:
      [0034]提供坩禍,在坩禍底部鋪設(shè)第一硅材料,第一硅材料鋪滿坩禍底部形成第一保護(hù)層4;然后在第一保護(hù)層上鋪設(shè)籽晶,形成籽晶層5;再在籽晶層上鋪設(shè)第二硅材料,形成第二保護(hù)層6。
      [0035]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第一硅材料為硅塊或硅片。
      [0036]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第二硅材料為硅塊或硅片。
      [0037]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,硅塊為單晶硅塊或多晶硅塊。
      [0038]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,硅塊為[100]單晶。
      [0039]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,多晶硅塊為柱狀多晶,柱狀多晶的晶界與坩禍底面平行。
      [0040]當(dāng)硅塊多晶的晶界與坩禍底面平行時(shí),可以避免雜質(zhì)進(jìn)入硅塊的晶界中從而擴(kuò)散生長(zhǎng)。
      [0041 ]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,硅塊或硅片的數(shù)量為至少一個(gè)。
      [0042]第一保護(hù)層和第二保護(hù)層中可以僅為一塊硅塊,即在坩禍底部鋪設(shè)一整塊硅塊作為第一保護(hù)層,在籽晶層上鋪設(shè)一整塊硅塊形成第二保護(hù)層,第一保護(hù)層和第二保護(hù)層中也可以含有多塊硅塊,多塊硅塊緊密接觸形成第一保護(hù)層或第二保護(hù)層。
      [0043]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,硅塊的長(zhǎng)寬為(100-1000)mmX(100-1000)mm,硅塊的厚度為5-10mm。
      [0044]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第一保護(hù)層的厚度為5-10mm。
      [0045]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第一保護(hù)層的厚度為5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
      [0046]第一保護(hù)層在該厚度范圍內(nèi),可以很好地阻隔坩禍底部的雜質(zhì),避免雜質(zhì)和籽晶接觸、尤其是避免了雜質(zhì)進(jìn)入籽晶的縫隙,引起籽晶位錯(cuò)的增殖。
      [0047]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第二保護(hù)層的厚度為5-10mm。
      [0048]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,第二保護(hù)層的厚度為5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
      [0049]第二保護(hù)層在該厚度范圍內(nèi),可以很好地阻隔坩禍中硅料的雜質(zhì)以及坩禍中的雜質(zhì)氣氛,避免雜質(zhì)和籽晶接觸、尤其是避免了雜質(zhì)進(jìn)入籽晶的縫隙,引起籽晶位錯(cuò)的增殖。
      [0050]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶的晶向?yàn)閇100]、[110]或[111]。
      [0051]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶的數(shù)量為至少一個(gè),多個(gè)籽晶之間緊密接觸形成籽晶層。
      [0052]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶層的厚度為10_30mm。
      [0053]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶層的厚度為10_20mm。
      [0054]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶層的厚度為10mm、12mm、14mm、15mm、16mm、18mm或20mm o
      [0055]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶層的厚度為20_30mm。
      [0056]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,軒晶層的厚度為20mm、22mm、24mm、25mm、26mm、28mm或30mm ο
      [0057]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶的形狀為長(zhǎng)方體。
      [0058]籽晶的尺寸大小可根據(jù)具體操作情況而定,具體不作限定。
      [0059]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶的長(zhǎng)寬為(156-702)mmX(78-156)mm,籽晶的厚度為15_20mmo
      [0060]本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中,籽晶的長(zhǎng)寬為156*156mm或籽晶的長(zhǎng)寬為702*78mm,籽晶的厚度為15_20m
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