一種籽晶的鋪設(shè)方法、準(zhǔn)單晶硅片的制備方法及準(zhǔn)單晶硅片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，包括以下步驟：提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，所述籽晶的生長面晶向為(100)、(110)或(111)晶面族的晶向，所述籽晶的側(cè)面晶向和生長面晶向垂直。本發(fā)明的相鄰籽晶在生長過程中構(gòu)成的晶界類型為重合位置點陣類型，晶界處的界面能很小，不易成為位錯源，同時相鄰籽晶的側(cè)面晶向一致，使得生長過程中的相鄰籽晶承受的應(yīng)力狀態(tài)相同，從而減少位錯源的發(fā)生；本發(fā)明還提供了一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法及準(zhǔn)單晶硅片，制得的準(zhǔn)單晶的晶體質(zhì)量較好。
【專利說明】一種籽晶的鋪設(shè)方法、準(zhǔn)單晶硅片的制備方法及準(zhǔn)單晶硅 片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種籽晶的鋪設(shè)方法、準(zhǔn)單晶硅片的制備 方法及準(zhǔn)單晶硅片。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前準(zhǔn)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 單晶籽晶鋪設(shè)在石英坩堝底部，在熔化階段保持籽晶不完全熔化，在單晶籽晶上進(jìn)行引晶 生長從而得到準(zhǔn)單晶硅錠，在鋪設(shè)籽晶時一般會保證籽晶形核面的生長晶向一致，但相鄰 籽晶的側(cè)邊接觸面的晶向通常是隨機的，在引晶生長過程中容易形成小角度晶界，小角度 晶界不但在生長過程中成為了位錯源，造成生長過程中位錯的不斷增殖，而且金屬雜質(zhì)容 易在小角度晶界處富集和沉淀誘發(fā)二次位錯源，降低了準(zhǔn)單晶的晶體質(zhì)量和單晶收益率； 即使籽晶之間形成了大角度晶界，由于相鄰籽晶側(cè)邊接觸面的晶向不一致，即籽晶側(cè)面法 向的原子堆積密度不一致，在引晶過程中由于硅晶體的彈性模量各向異性，生長應(yīng)力對拼 接縫兩側(cè)的側(cè)面法向產(chǎn)生的應(yīng)變也是不同的，很容易在晶界上產(chǎn)生位錯源，繼而在生長過 程中不斷增殖產(chǎn)生大量的位錯，也會降低單晶區(qū)域的晶體質(zhì)量。因此，如何減少準(zhǔn)單晶中位 錯成為目前研究的重點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面提供了一種籽晶的鋪設(shè)方法，使相鄰兩個 籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，減少籽晶生長過程中產(chǎn)生的位 錯，本發(fā)明還提供了一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法及準(zhǔn)單晶硅片，制得的準(zhǔn)單晶的位錯少，晶 體質(zhì)量較好。
[0004] 第一方面，本發(fā)明提供了一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，包括以下步 驟：
[0005] 提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成 籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，所述籽晶的 生長面晶向為（100)、（110)或（111)晶面族的晶向，所述籽晶的側(cè)面晶向和生長面晶向垂 直。
[0006] 優(yōu)選地，所述重合位置點陣類型的晶界為Σ 3、Σ 5、Σ 7、Σ 9、Σ 11或Σ 13類型 晶界。
[0007] 更優(yōu)選地，所述重合位置點陣類型的晶界為Σ 3或Σ 5類型晶界。
[0008] 所述相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致是指所述相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面的法 線方向相同，所述法線方向?qū)儆谕痪孀濉?br> [0009] 本發(fā)明通過鋪設(shè)籽晶，使相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣 類型的晶界，由于相鄰籽晶晶格的點陣重合度密度越高則構(gòu)成的晶界的Σ指數(shù)越小，從而 降低了晶界的能量，減少籽晶生長過程中產(chǎn)生的位錯。同時相鄰籽晶的側(cè)面的法向方向相 同，使得生長過程中的相鄰籽晶承受的應(yīng)力狀態(tài)相同，從而減少位錯源的發(fā)生。
[0010] 優(yōu)選地，生長面為（100)晶向的籽晶的側(cè)面晶向為（310)或（210)晶面族的晶向； 生長面為（110)晶向的籽晶的側(cè)面晶向為（111)或（100)晶面族的晶向；生長面為（111) 晶向的籽晶的側(cè)面晶向為（112)或（110)晶面族的晶向。
[0011] 優(yōu)選地，所述籽晶為生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（210)晶面族 的晶向的正方形籽晶，所述正方形籽晶的四個側(cè)面晶向分別為〈210>、<刃〇>、<丨20>:和 <120>,
[0012] 優(yōu)選地，所述籽晶為生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（310)晶面族 的的晶向的正方形籽晶，所述正方形籽晶的四個側(cè)面晶向分別為〈310>、<萬〇>、<丨30> 和<1允>。
[0013] 優(yōu)選地，所述籽晶為生長面晶向為（110)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（111)晶 面族的晶向的菱形籽晶，所述菱形籽晶的四個側(cè)面晶向分別為<ι-->、〈丨11 >、<丨丨丨>和 <m>。
[0014] 優(yōu)選地，所述籽晶為生長面晶向為（111)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（112)晶面族 的晶向的三角形籽晶，所述三角形籽晶的三個側(cè)面晶向分別為 < 丨丨5 >、< 2_Π >和 <泛丨1 >， 或<2-->、<云1>和<112>。
[0015] 優(yōu)選地，通過以下方法使相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣 類型的晶界：
[0016] 在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸，相鄰兩個籽晶的生長面晶向相同， 然后將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞所述籽晶接觸側(cè)面的法向方向翻轉(zhuǎn)180度使得相鄰 籽晶的生長面的晶向相反，同時相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類 型的晶界。
[0017] 通過將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞所述籽晶接觸側(cè)面的法向方向翻轉(zhuǎn)180度 來得到重合位置點陣類型的晶界，如Σ 3或Σ 5等類型的晶界，同時保證相鄰籽晶的側(cè)面晶 向一致且與籽晶的生長面晶向垂直。
[0018] 優(yōu)選地，所述籽晶來源于提拉法制得的單晶棒，所述單晶棒的位錯密度低于104/ cm3。
[0019] 更優(yōu)選地，采用晶向為〈〇〇1>的單晶棒制備生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè) 面晶向為（210)晶面族的的晶向的正方形籽晶，具體包括以下步驟：
[0020] 提供晶向為〈001>的單晶棒，確定單晶棒橫截面上的四條生長棱線位置，所述生 長棱線的方向分別為〈11〇>、<1丨0>、<17〇>和<丨10>;然后沿每條生長棱線位置順時針偏 轉(zhuǎn)18. 4度，得到方向為〈210>、<.:>、<刃0>和<1_20>的位置后在單晶棒的橫截面上做 出正方形標(biāo)記線，然后沿著標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（100)晶面族的晶向、 側(cè)面晶向為（210)晶面族的晶向的正方形籽晶。
[0021] 更優(yōu)選地，采用晶向為〈〇〇1>的單晶棒制備生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè) 面晶向為（310)晶面族的晶向的正方形籽晶，具體包括以下步驟：
[0022] 提供晶向為〈001>的單晶棒，確定單晶棒橫截面上的四條生長棱線位置，所述生 長棱線的方向分別為〈11〇>、<1丨0>、<110>和<丨1()>;然后沿每條生長棱線位置順時針偏 轉(zhuǎn)26. 5度，得到方向為〈310>、<萬〇>、<〇0>和<丨允> 的位置后在單晶棒的橫截面上做 出正方形標(biāo)記線，然后沿著標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（100)晶面族的晶向、 側(cè)面晶向為（310)晶面族的晶向的正方形籽晶。
[0023] 更優(yōu)選地，采用晶向為〈110>的單晶棒制備生長面晶向為（110)晶面族的晶向、側(cè) 面晶向為（111)晶面族的晶向的菱形籽晶，具體包括以下步驟：
[0024] 提供晶向為〈110>的單晶棒，確定單晶棒橫截面上的兩條生長棱線位置；所述生 長棱線的方向為〈〇〇1>和<00丨>，然后沿每條生長棱線位置順時針和逆時針各偏轉(zhuǎn)54. 7 度，得到方向為<1-->、<丨11>、<丨1丨>和<1丨1>的位置后在單晶棒的橫截面上做出菱形 標(biāo)記線，然后沿著標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè)面晶向 為（111)晶面族的晶向的菱形籽晶。
[0025] 更優(yōu)選地，采用晶向為〈111>的單晶棒制備生長面晶向為（111)晶面族的晶向、側(cè) 面晶向為（112)晶面族的晶向的三角形籽晶，具體包括以下步驟：
[0026] 提供晶向為〈111>的單晶棒，確定單晶棒橫截面上的三條生長棱線位置；所述生 長棱線的方向為<2-->、<112>和<21>，然后沿每條生長棱線位置順時針偏轉(zhuǎn)60度，得 到方向為< 2ΓΤ >、<^11 >:和< 丨己 > 的位置后在單晶棒的橫截面上做出三角形標(biāo)記線，然 后沿著標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（111)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（112)晶 面族的晶向的三角形籽晶。
[0027] 本發(fā)明籽晶的制備和籽晶的鋪設(shè)方法簡單易操作。
[0028] 優(yōu)選地，所述籽晶層的厚度為1cm?3cm。
[0029] 本發(fā)明通過鋪設(shè)籽晶使得相鄰籽晶的側(cè)面晶向方向一致（側(cè)面的法線方向相同， 法線方向?qū)儆谕痪孀澹?，同時相鄰籽晶構(gòu)成高的重合位置點陣密度（CSL)的Σ 3、Σ 5 等對少子壽命具有較低復(fù)合強度的晶界。這樣的好處是：
[0030] 1、本發(fā)明相鄰籽晶間構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，如Σ 3或Σ 5類型晶界，此類 晶界界面的原子排列整齊，產(chǎn)生的晶格畸變很小，從而晶界處的界面能很小，這樣籽晶在生 長過程中晶界處不會成為位錯源，同時金屬雜質(zhì)也不易在此類晶界處聚集和沉淀，減少了 晶格失配應(yīng)力的產(chǎn)生；
[0031] 2、由于相鄰籽晶的側(cè)面的法向方向?qū)儆谕痪孀?，即?cè)面法向的原子堆垛密度 相同，那么籽晶生長過程中的生長應(yīng)力對不同籽晶的作用變得均勻，從而減少位錯源的發(fā) 生。
[0032] 本發(fā)明相鄰的籽晶接觸側(cè)面間的拼接縫產(chǎn)生的位錯較少，最終制得電池片效率比 普通的類單晶硅片提高〇. 2%以上。
[0033] 第二方面，提供了一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法，包括以下步驟：
[0034] (1)提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形 成籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，所述籽晶 的生長面晶向為（100)、（110)或（111)晶面族的晶向，所述籽晶的側(cè)面晶向和生長面晶向 垂直；
[0035] (2)在所述籽晶層上填裝硅料和摻雜劑，加熱使所述坩堝內(nèi)硅料熔化形成硅熔體， 調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使得所述硅熔體在所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶，待全部硅熔體結(jié) 晶完后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠；
[0036] (3)將所述準(zhǔn)單晶硅錠依次經(jīng)過切片和清洗制備得到所述準(zhǔn)單晶硅片。
[0037] 優(yōu)選地，步驟（2)根據(jù)硅料的電阻率添加摻雜劑以適應(yīng)不同準(zhǔn)單晶硅片的電性需 求，所述摻雜劑為硼、磷或鎵。
[0038] 優(yōu)選地，步驟（2)具體為：在所述籽晶層上填裝硅料和摻雜劑，加熱使所述坩堝內(nèi) 硅料熔化形成硅熔體，當(dāng)所述硅熔體與未熔化的籽晶層所形成的固液界面剛好處在所述籽 晶層或深入所述籽晶層時，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使得所述硅熔體在所述籽晶層基礎(chǔ)上 開始長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠。
[0039] 第三方面，本發(fā)明還提供了一種準(zhǔn)單晶硅片，所述準(zhǔn)單晶硅片由第二方面提供的 方法制備得到。
[0040] 本發(fā)明制得的準(zhǔn)單晶位錯少，晶體質(zhì)量較好，利用本發(fā)明準(zhǔn)單晶硅片制得的電池 片轉(zhuǎn)換效率比普通的準(zhǔn)單晶硅片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率提高〇. 2%以上。
[0041] 實施本發(fā)明實施例，具有以下有益效果：
[0042] 1、本發(fā)明相鄰籽晶間構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，晶界處的界面能很小，在生 長過程中不易成為位錯源；
[0043] 2、本發(fā)明相鄰籽晶的側(cè)面的法向方向?qū)儆谕痪孀?，即?cè)面法向的原子堆垛 密度相同，籽晶生長過程中的生長應(yīng)力對不同籽晶的作用變得均勻，從而減少位錯源的發(fā) 生；
[0044] 3、利用本發(fā)明準(zhǔn)單晶硅片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率比普通的準(zhǔn)單晶硅片制得的電 池片轉(zhuǎn)換效率提高〇. 2%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045] 為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施方式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)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0046] 圖1為晶向為〈001>的單晶棒切割示意圖；
[0047] 圖2為晶向為〈110>的單晶棒切割示意圖；
[0048] 圖3為晶向為〈111>的單晶棒切割示意圖；
[0049] 圖4為本發(fā)明實施例1鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；
[0050] 圖5為本發(fā)明實施例1鋪設(shè)籽晶時籽晶的鋪設(shè)過程圖；
[0051] 圖6為本發(fā)明實施例2鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；
[0052] 圖7為本發(fā)明實施例2鋪設(shè)籽晶時籽晶的鋪設(shè)過程圖；
[0053] 圖8為本發(fā)明實施例3鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；
[0054] 圖9為本發(fā)明實施例3鋪設(shè)籽晶時籽晶的鋪設(shè)過程圖。

【具體實施方式】
[0055] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清 楚、完整地描述。
[0056] 圖1為晶向為〈001>的單晶棒切割示意圖，提供提拉法制得的晶向為〈001>的單 晶棒（圖中的圓形為單晶棒的橫截面），在該單晶棒晶體表面有4條生長棱線，4條生長棱 線在單晶棒橫截面的方向分別為〈11〇>、<ι?ο>、<]7〇>和<丨1〇>，沿每條棱線位置使用角 度儀順時針偏轉(zhuǎn)18.4度，得到方向為〈210>、<1允>、<^1〇>和<丨20>的位置后通過幾何 計算在單晶棒的橫截面上做出正方形標(biāo)記線（標(biāo)記線為圖1中的正方形），使用線切機沿著 標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（100)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（210)晶面族的 晶向的正方形籽晶。
[0057] 圖2為晶向為〈110>的單晶棒切割示意圖；提供提拉法制得的晶向為〈110>的單 晶棒（圖中的圓形為單晶棒的橫截面），在該單晶棒晶體表面有2條生長棱線，2條生長棱 線在單晶棒橫截面上的方向為〈〇〇1>和<00丨>，使用角度儀沿每條生長棱線位置順時針和 逆時針各偏轉(zhuǎn)54. 7度，得到方向為<?Π >、<?11>、<111>和<1丨1>位置后通過幾何計算在 單晶棒的橫截面上做出菱形標(biāo)記線（標(biāo)記線為圖2中的菱形），使用線切機沿著標(biāo)記線方向 進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（110)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（111)晶面族的晶向的菱形 籽晶。
[0058] 圖3為晶向為〈111>的單晶棒切割示意圖；提供提拉法制得的晶向為〈111>的單 晶棒（圖中的圓形為單晶棒的橫截面），在該單晶棒晶體表面有3條生長棱線；3條生長 棱線在單晶棒橫截面上的方向為<2-->、<ΤΤ2>:和<3l>,然后使用角度儀沿每條生長 棱線位置順時針偏轉(zhuǎn)60度，得到方向為<2?1>、<3 1 >.和<1己>的位置后通過幾何計算 在單晶棒的橫截面上做出三角形標(biāo)記線（標(biāo)記線為圖中的實線三角形和虛線三角形），使 用線切機沿著標(biāo)記線方向進(jìn)行切割，得到生長面晶向為（111)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為 (112)晶面族的晶向的三角形籽晶。
[0059] 實施例1
[0060] 一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，包括以下步驟：
[0061] 選擇生長面晶向為〈〇〇1>、側(cè)面晶向為（210)晶面族的晶向的正方形籽晶為目標(biāo) 生長籽晶，籽晶的厚度為20mm，將25塊截面尺寸為156mm*156mm的該籽晶按5X5的方式 平鋪在坩堝底部，然后將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞籽晶接觸側(cè)面的法向方向翻轉(zhuǎn)180 度，使相鄰兩個籽晶的接觸側(cè)面晶向一致，且使相鄰兩個籽晶的接觸側(cè)面構(gòu)成Σ 5類型晶 界；籽晶緊密接觸鋪滿坩堝底部形成籽晶層。
[0062] 圖4是本發(fā)明實施例1鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；如圖所示，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，生長 方向為〈001>的籽晶經(jīng)過180度翻轉(zhuǎn)變成<00?>,即相鄰兩個籽晶的生長面的晶向相反，而 旋轉(zhuǎn)前后相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向均相同（均為〈210?，這樣根據(jù)晶體學(xué)知識，相鄰 籽晶構(gòu)成的晶界類型為Σ 5類型晶界。經(jīng)翻轉(zhuǎn)后兩個籽晶的生長面的方向雖然相反，但是 屬于同一晶面族，晶體結(jié)構(gòu)完全一致，不會影響最后得到的準(zhǔn)單晶的單晶面積。
[0063] 圖5是本發(fā)明實施例1籽晶的鋪設(shè)過程圖；生長面晶向為〈001>、側(cè)面晶向為 (210)晶面族的正方形籽晶按5X5的方式平鋪在坩堝底部，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，相鄰兩個籽晶的生 長面的晶向相反，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致，且側(cè)面晶向構(gòu)成的晶界類型為Σ 5 類型晶界。
[0064] 實施例2
[0065] 一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，包括以下步驟：
[0066] 選擇生長晶向為〈110>、側(cè)面晶向為（111)晶面族的晶向的菱形籽晶為目標(biāo)生長 籽晶，籽晶的厚度為20_，將籽晶緊密接觸鋪滿坩堝底部形成籽晶層，靠坩堝側(cè)壁的位置用 菱形籽晶沿對角線切割得到籽晶進(jìn)行補拼，然后將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞籽晶接觸 側(cè)面法向方向翻轉(zhuǎn)180度，使相鄰兩個籽晶的接觸側(cè)面晶向一致，且使相鄰兩個籽晶的接 觸側(cè)面構(gòu)成Σ 3類型晶界；
[0067] 圖6是本發(fā)明實施例2鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；如圖所示，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，生長 方向為〈110>的籽晶經(jīng)過180度翻轉(zhuǎn)變成<ΓΤο>,即相鄰兩個籽晶的生長面的晶向相反，而 旋轉(zhuǎn)前后相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向均相同（均為< ?11 >)，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶 向一致，這樣根據(jù)晶體學(xué)知識，相鄰籽晶構(gòu)成的晶界類型為Σ 3類型晶界。
[0068] 圖7是本發(fā)明實施例2籽晶的鋪設(shè)過程圖；選擇生長晶向為〈110>、側(cè)面晶向為 (111) 晶面族的晶向的菱形籽晶平鋪在坩堝底部，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，相鄰兩個籽晶的生長面方向 相反，相鄰兩個籽晶的接觸的側(cè)面晶向保持一致，相鄰籽晶側(cè)面晶向構(gòu)成的晶界類型為Σ 3 類型晶界。
[0069] 實施例3
[0070] -種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，包括以下步驟：
[0071] 選擇生長面晶向為〈111>、側(cè)面晶向為（112)晶面族的晶向的三角形籽晶為目標(biāo) 生長籽晶，籽晶的厚度為20_，將籽晶緊密接觸鋪滿坩堝底部形成籽晶層，靠近坩堝側(cè)壁位 置可用三角形籽晶對半切割得到的籽晶進(jìn)行補拼，然后將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞籽 晶接觸側(cè)面法向方向翻轉(zhuǎn)180度，使相鄰兩個籽晶的接觸側(cè)面晶向一致，且使相鄰兩個籽 晶的接觸側(cè)面構(gòu)成Σ 3類型晶界；
[0072] 圖8是本發(fā)明實施例3鋪設(shè)籽晶時籽晶的翻轉(zhuǎn)示意圖；如圖所示，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，生長 方向為〈111 >的籽晶經(jīng)過180度翻轉(zhuǎn)變成<?Τ?>,相鄰兩個籽晶生長面的方向相反，旋轉(zhuǎn)前 后相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向均相同（均為<3 1 >)，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一 致，這樣根據(jù)晶體學(xué)知識，相鄰籽晶構(gòu)成的晶界類型為Σ 3類型晶界。
[0073] 圖9是本發(fā)明實施例3籽晶的鋪設(shè)過程圖；選擇生長面晶向為〈111>、偵愐晶向為 (112) 晶面族的晶向的三角形籽晶平鋪在坩堝底部，經(jīng)翻轉(zhuǎn)后，相鄰兩個籽晶生長面的方向 相反，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向保持一致，這樣根據(jù)晶體學(xué)知識，相鄰籽晶構(gòu)成的晶界 類型為Σ 3類型晶界。
[0074] 實施例4
[0075] -種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法，包括以下操作步驟：
[0076] (1)按照實施例1的籽晶鋪設(shè)方法在坩堝底部鋪設(shè)籽晶得到籽晶層；
[0077] (2)在籽晶層上填裝硅料和摻雜劑硼，加熱使坩堝內(nèi)硅料熔化形成硅熔體，并控制 坩堝底部溫度低于籽晶的熔點，使得籽晶層不被完全融化；當(dāng)硅熔體與未熔化的籽晶層所 形成的固液界面剛好處在籽晶層或深入籽晶層時，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使得硅熔體在 所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠；
[0078] (3)將準(zhǔn)單晶硅錠依次經(jīng)過切片和清洗制備得到準(zhǔn)單晶硅片。
[0079] 本實施例得到的準(zhǔn)單晶硅錠的主要晶向為（100)方向，相鄰的籽晶間的接觸側(cè)面 間的拼接縫產(chǎn)生的位錯較少，利用本實施準(zhǔn)單晶硅片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率比普通的準(zhǔn)單 晶娃片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率提商0. 2%以上。
[0080] 實施例5
[0081] 一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法，包括以下操作步驟：
[0082] (1)按照實施例2的籽晶鋪設(shè)方法在坩堝底部鋪設(shè)籽晶得到籽晶層；
[0083] (2)在籽晶層上填裝硅料和摻雜劑硼，加熱使坩堝內(nèi)硅料熔化形成硅熔體，并控制 坩堝底部溫度低于籽晶的熔點，使得籽晶層不被完全融化；當(dāng)硅熔體與未熔化的籽晶層所 形成的固液界面剛好處在籽晶層或深入籽晶層時，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使得硅熔體在 所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠；
[0084] (3)將準(zhǔn)單晶硅錠依次經(jīng)過切片和清洗制備得到準(zhǔn)單晶硅片。
[0085] 本實施例得到的準(zhǔn)單晶硅錠的主要晶向為（110)方向。相鄰的籽晶間的接觸側(cè)面 間的拼接縫產(chǎn)生的位錯較少，利用本實施準(zhǔn)單晶硅片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率比普通的準(zhǔn)單 晶娃片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率提商0. 2%以上。
[0086] 實施例6
[0087] 一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法，包括以下操作步驟：
[0088] (1)按照實施例3的籽晶鋪設(shè)方法在坩堝底部鋪設(shè)籽晶得到籽晶層；
[0089] (2)在籽晶層上填裝硅料和摻雜劑硼，加熱使坩堝內(nèi)硅料熔化形成硅熔體，并控制 坩堝底部溫度低于籽晶的熔點，使得籽晶層不被完全融化；當(dāng)硅熔體與未熔化的籽晶層所 形成的固液界面剛好處在籽晶層或深入籽晶層時，調(diào)節(jié)熱場形成過冷狀態(tài)，使得硅熔體在 所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠；
[0090] (3)將準(zhǔn)單晶硅錠依次經(jīng)過切片和清洗制備得到準(zhǔn)單晶硅片。
[0091] 本實施例得到的準(zhǔn)單晶硅錠的主要晶向為（111)方向。相鄰的籽晶間的接觸側(cè)面 間的拼接縫產(chǎn)生的位錯較少，利用本實施準(zhǔn)單晶硅片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率比普通的準(zhǔn)單 晶娃片制得的電池片轉(zhuǎn)換效率提商0. 2%以上。
[0092] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，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。
【權(quán)利要求】
1. 一種籽晶的鋪設(shè)方法，用于準(zhǔn)單晶的鑄造，其特征在于，包括以下步驟： 提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成籽晶 層，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，所述籽晶的生長 面晶向為（100)、（110)或（111)晶面族的晶向，所述籽晶的側(cè)面晶向和生長面晶向垂直。
2. 如權(quán)利要求1所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述重合位置點陣類型的晶界 為Σ 3、Σ 5、Σ 7、Σ 9、Σ 11 或Σ 13 類型晶界。
3. 如權(quán)利要求2所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述重合位置點陣類型的晶界 為Σ 3或Σ 5類型晶界。
4. 如權(quán)利要求1所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，生長面為（100)晶向的籽晶的側(cè) 面晶向為（310)或（210)晶面族的晶向；生長面為（110)晶向的籽晶的側(cè)面晶向為（111) 或（100)晶面族的晶向；生長面為（111)晶向的籽晶的側(cè)面晶向為（112)或（110)晶面族 的晶向。
5. 如權(quán)利要求1或4所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述籽晶為生長面晶向為 (100)晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（210)晶面族的晶向的正方形籽晶。
6. 如權(quán)利要求1或4所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述籽晶為生長面晶向為 (110) 晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（111)晶面族的晶向的菱形籽晶。
7. 如權(quán)利要求1或4所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，所述籽晶為生長面晶向為 (111) 晶面族的晶向、側(cè)面晶向為（112)晶面族的晶向的三角形籽晶。
8. 如權(quán)利要求1所述的籽晶的鋪設(shè)方法，其特征在于，通過以下方法使相鄰兩個籽晶 接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界： 在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸，相鄰兩個籽晶的生長面晶向相同，然后 將相鄰兩個籽晶中的一個籽晶繞所述籽晶接觸側(cè)面的法向方向翻轉(zhuǎn)180度使得相鄰兩個 籽晶的生長面的晶向相反，同時相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類 型的晶界。
9. 一種準(zhǔn)單晶硅片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設(shè)籽晶，所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成 籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側(cè)面晶向一致且構(gòu)成重合位置點陣類型的晶界，所述籽晶的 生長面晶向為（100)、（110)或（111)晶面族的晶向，所述籽晶的側(cè)面晶向和生長面晶向垂 直； (2) 在所述籽晶層上填裝硅料和摻雜劑，加熱使所述坩堝內(nèi)硅料熔化形成硅熔體，調(diào)節(jié) 熱場形成過冷狀態(tài)，使得所述硅熔體在所述籽晶層基礎(chǔ)上開始長晶，待全部硅熔體結(jié)晶完 后，經(jīng)退火冷卻得到準(zhǔn)單晶硅錠； (3) 將所述準(zhǔn)單晶硅錠依次經(jīng)過切片和清洗制備得到所述準(zhǔn)單晶硅片。
10. -種準(zhǔn)單晶硅片，其特征在于，所述準(zhǔn)單晶硅片為按照權(quán)利要求9所述的制備方法 制得。
【文檔編號】C30B15/36GK104152992SQ201410383794
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】雷琦, 胡動力, 何亮, 陳紅榮 申請人:江西賽維Ldk太陽能高科技有限公司