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)明設(shè)及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種巧晶的鋪設(shè)方法、類單晶娃錠的制備 方法和類單晶娃片。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，目前類單晶的鑄造方法主要有無(wú)巧晶引晶和有巧晶引晶法，有巧晶引晶法 是先將單晶巧晶鋪設(shè)在石英相蝸底部，在烙化階段保持巧晶不完全烙化，在單晶巧晶上進(jìn) 行引晶生長(zhǎng)從而得到類單晶娃錠，圖1為傳統(tǒng)的巧晶鋪設(shè)示意圖，圖2為按照?qǐng)D1的巧晶鋪設(shè) 方式制得的類單晶娃錠少子壽命測(cè)試圖，圖3為按照?qǐng)D1的巧晶鋪設(shè)方式制得的類單晶娃錠 的光致發(fā)光化圖。從圖1-3中可知，將一定數(shù)量和一定尺寸的巧晶鋪設(shè)在相蝸底部，運(yùn)些巧 晶2之間會(huì)存在或大或小的縫隙1，在娃料烙化過程中，類單晶巧晶容易被爐內(nèi)的雜質(zhì)氣氛 污染，特別是巧晶之間的縫隙，容易富集大量雜質(zhì)，雜質(zhì)產(chǎn)生雜質(zhì)應(yīng)力，同時(shí)也會(huì)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)，引起類單 晶的性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種巧晶的鋪設(shè)方法。本發(fā)明在相鄰兩個(gè)巧晶之 間的縫隙中填充有導(dǎo)熱系數(shù)小于巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料，在長(zhǎng)晶過程中，巧晶處的晶 體生長(zhǎng)速度大于縫隙處的多晶生長(zhǎng)速度，從而抑制了縫隙處多晶的生長(zhǎng)，同時(shí)也減少巧晶 縫隙中的位錯(cuò)。
[0004] 本發(fā)明第一方面提供了一種巧晶的鋪設(shè)方法，用于鑄造類單晶，包括W下步驟：
[0005] 提供相蝸，在所述相蝸底部鋪設(shè)巧晶，相鄰兩個(gè)所述巧晶之間留有縫隙，在所述縫 隙中填充導(dǎo)熱系數(shù)小于所述巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料;所述低導(dǎo)熱材料和所述巧晶緊密 接觸鋪滿所述相蝸底部得到巧晶層。
[0006] 優(yōu)選地，所述低導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2W/(m . K)。
[0007] 更優(yōu)選地，所述低導(dǎo)熱材料為細(xì)碎娃料或石英陶瓷。
[000引優(yōu)選地，所述細(xì)碎娃料為碎片狀或顆粒狀，所述細(xì)碎娃料的粒徑大小為0.2-5mm。
[0009] 優(yōu)選地，所述縫隙的寬度為3-15mm。
[0010] 優(yōu)選地，在鋪設(shè)所述巧晶之前，先在所述相蝸底部鋪設(shè)一層或多層非巧晶層，所述 非巧晶層的鋪設(shè)方法為:在所述相蝸底部鋪設(shè)娃塊，相鄰兩個(gè)所述娃塊之間留有縫隙，在所 述縫隙中填充所述低導(dǎo)熱材料;所述低導(dǎo)熱材料和所述娃塊緊密接觸鋪滿所述相蝸底部得 到非巧晶層，然后再在所述非巧晶層上鋪設(shè)所述巧晶層，所述娃塊之間的縫隙與所述巧晶 之間的縫隙在垂直于所述相蝸底部方向上的位置相同或相近。
[0011] 優(yōu)選地，所述相蝸底部設(shè)有承載所述相蝸的石墨散熱板，所述石墨散熱板上對(duì)應(yīng) 所述巧晶之間縫隙的位置設(shè)有凹槽，所述凹槽中填充有保溫材料。
[0012] 更優(yōu)選地，所述凹槽的寬度大于所述巧晶之間的縫隙寬度。
[0013] 本發(fā)明第一方面提供的巧晶的鋪設(shè)方法，通過在相鄰兩個(gè)所述巧晶之間的縫隙中 填充有導(dǎo)熱系數(shù)小于所述巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料，在引晶過程中，長(zhǎng)晶最開始階段，單 晶巧晶上方的娃烙體形成單晶，巧晶縫隙上方的娃烙體在低導(dǎo)熱材料上形核，如低導(dǎo)熱材 料為有孔狀多晶碎料，形核成細(xì)小多晶，或?yàn)楦呒兪⑻沾杀砻嫱坑懈呒兊?，屬于異質(zhì) 形核，形成晶粒大的多晶，最終在低導(dǎo)熱材料上得到的都是多晶。由于在巧晶縫隙引入了多 晶，運(yùn)樣就避免了雜質(zhì)或者娃烙體進(jìn)入巧晶縫隙，避免了雜質(zhì)或娃烙體進(jìn)入巧晶縫隙會(huì)產(chǎn) 生雜質(zhì)應(yīng)力或生長(zhǎng)應(yīng)力，減少了巧晶縫隙中位錯(cuò)的產(chǎn)生。另外，在長(zhǎng)晶過程中，巧晶縫隙處 散熱較慢，巧晶處的晶體生長(zhǎng)速度大于縫隙處的晶體生長(zhǎng)速度，從而抑制了縫隙處多晶的 生長(zhǎng)，最終該縫隙處的多晶被單晶擠掉，形成單晶晶界。
[0014] 本發(fā)明第二方面提供了一種類單晶娃錠的制備方法，包括W下步驟：
[0015] (1)提供相蝸，在所述相蝸底部鋪設(shè)巧晶，相鄰兩個(gè)所述巧晶之間留有縫隙，在所 述縫隙中填充導(dǎo)熱系數(shù)小于所述巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料;所述低導(dǎo)熱材料和所述巧晶 緊密接觸鋪滿所述相蝸底部得到巧晶層；
[0016] (2)在所述巧晶層上方填裝娃料，加熱使所述娃料烙化形成娃烙體，待所述娃料完 全烙化后形成的固液界面剛好處在或深入所述巧晶層時(shí)，調(diào)節(jié)熱場(chǎng)形成過冷狀態(tài)，使所述 娃烙體在所述巧晶層基礎(chǔ)上開始長(zhǎng)晶；
[0017] (3)待全部娃烙體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到類單晶娃錠。
[0018] 本發(fā)明第二方面提供的一種類單晶娃錠的制備方法，通過在相鄰兩個(gè)所述巧晶之 間的縫隙中填充有導(dǎo)熱系數(shù)小于所述巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料，制得的類單晶娃錠單晶 率較高，位錯(cuò)較少。
[0019] 本發(fā)明第=方面提供了一種類單晶娃片，所述類單晶娃片為按照上述所述制備方 法制得的類單晶娃錠為原料經(jīng)開方-切片-清洗制備得到。
[0020] 本發(fā)明第=方面提供的類單晶娃片，單晶率較高，位錯(cuò)較少，性能較好，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。
[0021] 本發(fā)明提供的一種巧晶的鋪設(shè)方法、類單晶娃錠制備方法和類單晶娃片，具有W 下有益效果：
[0022] (1)本發(fā)明提供的巧晶的鋪設(shè)方法，通過在相鄰兩個(gè)所述巧晶之間的縫隙中填充 有導(dǎo)熱系數(shù)小于所述巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料，抑制了縫隙處多晶的生長(zhǎng)，最終該縫隙 處的多晶被單晶擠掉，減少了類單晶娃錠中的位錯(cuò)和多晶；
[0023] (2)本發(fā)明提供的類單晶娃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)明提供的類單晶娃片位錯(cuò)較少、單晶率較高，適用于制備太陽(yáng)能電池，審U 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)巧晶鋪設(shè)示意圖；
[0026] 圖2為按照?qǐng)D1巧晶鋪設(shè)方式制得的類單晶娃錠的少子壽命測(cè)試圖；
[0027] 圖3為按照?qǐng)D1巧晶鋪設(shè)方式制得的類單晶娃錠的光致發(fā)光化圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的巧晶鋪設(shè)的俯視圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的巧晶鋪設(shè)的側(cè)視圖；
[0030]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的石墨散熱板上的凹槽俯視圖；
[0031 ]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2的巧晶鋪設(shè)的側(cè)視圖；
[0032] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例3的巧晶鋪設(shè)的俯視圖；
[0033] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例3的巧晶鋪設(shè)方法的側(cè)視圖；
[0034] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例7的鑄錠爐的熱場(chǎng)模擬示意圖；
[0035] 圖11為本發(fā)明實(shí)施例7的晶體生長(zhǎng)示意圖；
[0036] 圖12為本發(fā)明實(shí)施例8的晶體生長(zhǎng)示意圖；
[0037] 圖13為本發(fā)明實(shí)施例8制得的類單晶娃錠的少子壽命測(cè)試圖。
[003引圖1-圖3中標(biāo)號(hào)示意如下:2表示巧晶，1表示巧晶之間的縫隙，3表示位錯(cuò)等缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0039] W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W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040] 本發(fā)明第一方面提供了一種巧晶的鋪設(shè)方法，用于鑄造類單晶，包括W下步驟： [0041 ]提供相蝸，在相蝸底部鋪設(shè)巧晶，相鄰兩個(gè)巧晶之間留有縫隙，在縫隙中填充導(dǎo)熱 系數(shù)小于巧晶導(dǎo)熱系數(shù)的低導(dǎo)熱材料;低導(dǎo)熱材料和巧晶緊密接觸鋪滿相蝸底部得到巧晶 層。
[0042] 本發(fā)明實(shí)施方式中，低導(dǎo)熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于0.2W/(m ? K)。
[0043] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，低導(dǎo)熱材料為細(xì)碎娃料或石英陶瓷。
[0044] 石英陶瓷的導(dǎo)熱系數(shù)小于巧晶，細(xì)碎娃料中間存在空隙，其導(dǎo)熱系數(shù)也低于巧晶。
[0045] 本發(fā)明實(shí)施方式中，石英陶瓷表面涂覆有氮化娃。
[0046] 本發(fā)明實(shí)施方式中，氮化娃為高純氮化娃。
[0047] 石英陶瓷會(huì)和娃反應(yīng)，兩者反應(yīng)后會(huì)粘結(jié)在一起，由于石英陶瓷會(huì)和娃的膨脹系 數(shù)不一樣，可能會(huì)產(chǎn)生娃錠裂紋。因此在石英陶瓷表面涂覆氮化娃，避免石英陶瓷和娃反應(yīng) 產(chǎn)生娃錠裂紋。
[0048] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，石英陶瓷為規(guī)則的長(zhǎng)方體形狀。
[0049] 石英陶瓷的尺寸不作特殊限定。本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，石英陶瓷的長(zhǎng)寬（154-158) X (4-32)mm，石英陶瓷的厚度和巧晶的厚度相同。
[0050] 本發(fā)明實(shí)施方式中，細(xì)碎娃料為碎片狀或顆粒狀，細(xì)碎娃料的粒徑大小為0.2-5mm。
[0051 ] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)碎娃料的粒徑大小為0.2-3mm。
[0052 ] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)碎娃料的粒徑大小為0.2mm、0.5mm、Imm、2mm或3mm。
[0053] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)碎娃料的粒徑大小為3-5mm。
[0054] 本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式中，細(xì)碎娃料的粒徑大小為3mm、4