一种籽晶的铺设方法、类单晶硅锭的制备方法和类单晶硅片技术

本发明专利技术提供了一种籽晶的铺设方法，用于铸造类单晶，包括以下步骤：提供坩埚，在坩埚底部铺设籽晶，相邻两个籽晶之间留有缝隙，在缝隙中填充导热系数小于籽晶导热系数的低导热材料；低导热材料和籽晶紧密接触铺满坩埚底部得到籽晶层。通过在相邻两个籽晶之间的缝隙中填充有导热系数小于籽晶导热系数的低导热材料，籽晶缝隙中填充有低导热材料，长晶开始时，硅熔体在低导热材料上进行多晶引晶，避免了杂质或者硅熔体进入籽晶缝隙，减少了籽晶缝隙中位错产生。另外，在长晶过程中，籽晶处的晶体生长速度大于缝隙处的晶体生长速度，抑制了缝隙处多晶的生长，该缝隙处的多晶被单晶挤掉，形成单晶晶界。本发明专利技术还提供了一种类单晶硅片及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种籽晶的铺设方法、类单晶硅锭的制备方法和类单晶硅片。
技术介绍
目前，目前类单晶的铸造方法主要有无籽晶引晶和有籽晶引晶法，有籽晶引晶法是先将单晶籽晶铺设在石英坩埚底部，在熔化阶段保持籽晶不完全熔化，在单晶籽晶上进行引晶生长从而得到类单晶硅锭，图1为传统的籽晶铺设示意图，图2为按照图1的籽晶铺设方式制得的类单晶硅锭少子寿命测试图，图3为按照图1的籽晶铺设方式制得的类单晶硅锭的光致发光PL图。从图1-3中可知，将一定数量和一定尺寸的籽晶铺设在坩埚底部，这些籽晶2之间会存在或大或小的缝隙1，在硅料熔化过程中，类单晶籽晶容易被炉内的杂质气氛污染，特别是籽晶之间的缝隙，容易富集大量杂质，杂质产生杂质应力，同时也会造成晶体错排，产生位错，造成引晶生长时，位错繁殖，晶体中位错3容易呈现发散式生长，引起类单晶的性能下降。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种籽晶的铺设方法。本专利技术在相邻两个籽晶之间的缝隙中填充有导热系数小于籽晶导热系数的低导热材料，在长晶过程中，籽晶处的晶体生长速度大于缝隙处的多晶生长速度，从而抑制了缝隙处多晶的生长，同时也减少籽晶缝隙中的位错。本专利技术第一方面提供了一种籽晶的铺设方法，用于铸造类单晶，包括以下步骤：提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，相邻两个所述籽晶之间留有缝隙，在所述缝隙中填充导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料；所述低导热材料和所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部得到籽晶层。优选地，所述低导热材料的导热系数小于0.2W/(m·K)。更优选地，所述低导热材料为细碎硅料或石英陶瓷。优选地，所述细碎硅料为碎片状或颗粒状，所述细碎硅料的粒径大小为0.2-5mm。优选地，所述缝隙的宽度为3-15mm。优选地，在铺设所述籽晶之前，先在所述坩埚底部铺设一层或多层非籽晶层，所述非籽晶层的铺设方法为：在所述坩埚底部铺设硅块，相邻两个所述硅块之间留有缝隙，在所述缝隙中填充所述低导热材料；所述低导热材料和所述硅块紧密接触铺满所述坩埚底部得到非籽晶层，然后再在所述非籽晶层上铺设所述籽晶层，所述硅块之间的缝隙与所述籽晶之间的缝隙在垂直于所述坩埚底部方向上的位置相同或相近。优选地，所述坩埚底部设有承载所述坩埚的石墨散热板，所述石墨散热板上对应所述籽晶之间缝隙的位置设有凹槽，所述凹槽中填充有保温材料。更优选地，所述凹槽的宽度大于所述籽晶之间的缝隙宽度。本专利技术第一方面提供的籽晶的铺设方法，通过在相邻两个所述籽晶之间的缝隙中填充有导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料，在引晶过程中，长晶最开始阶段，单晶籽晶上方的硅熔体形成单晶，籽晶缝隙上方的硅熔体在低导热材料上形核，如低导热材料为有孔状多晶碎料，形核成细小多晶，或为高纯石英陶瓷表面涂有高纯氮化硅，属于异质形核，形成晶粒大的多晶，最终在低导热材料上得到的都是多晶。由于在籽晶缝隙引入了多晶，这样就避免了杂质或者硅熔体进入籽晶缝隙，避免了杂质或硅熔体进入籽晶缝隙会产生杂质应力或生长应力，减少了籽晶缝隙中位错的产生。另外，在长晶过程中，籽晶缝隙处散热较慢，籽晶处的晶体生长速度大于缝隙处的晶体生长速度，从而抑制了缝隙处多晶的生长，最终该缝隙处的多晶被单晶挤掉，形成单晶晶界。本专利技术第二方面提供了一种类单晶硅锭的制备方法，包括以下步骤：(1)提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，相邻两个所述籽晶之间留有缝隙，在所述缝隙中填充导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料；所述低导热材料和所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部得到籽晶层；(2)在所述籽晶层上方填装硅料，加热使所述硅料熔化形成硅熔体，待所述硅料完全熔化后形成的固液界面刚好处在或深入所述籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶；(3)待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到类单晶硅锭。本专利技术第二方面提供的一种类单晶硅锭的制备方法，通过在相邻两个所述籽晶之间的缝隙中填充有导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料，制得的类单晶硅锭单晶率较高，位错较少。本专利技术第三方面提供了一种类单晶硅片，所述类单晶硅片为按照上述所述制备方法制得的类单晶硅锭为原料经开方-切片-清洗制备得到。本专利技术第三方面提供的类单晶硅片，单晶率较高，位错较少，性能较好，适用于制备太阳能电池，制得的太阳能电池光电转换效率高。本专利技术提供的一种籽晶的铺设方法、类单晶硅锭制备方法和类单晶硅片，具有以下有益效果：(1)本专利技术提供的籽晶的铺设方法，通过在相邻两个所述籽晶之间的缝隙中填充有导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料，抑制了缝隙处多晶的生长，最终该缝隙处的多晶被单晶挤掉，减少了类单晶硅锭中的位错和多晶；(2)本专利技术提供的类单晶硅锭的制备方法易于操作，成本较低，适于大规模生产；(3)本专利技术提供的类单晶硅片位错较少、单晶率较高，适用于制备太阳能电池，制得的太阳能电池光电转换效率高。附图说明图1为传统籽晶铺设示意图；图2为按照图1籽晶铺设方式制得的类单晶硅锭的少子寿命测试图；图3为按照图1籽晶铺设方式制得的类单晶硅锭的光致发光PL图；图4为本专利技术实施例1的籽晶铺设的俯视图；图5为本专利技术实施例1的籽晶铺设的侧视图；图6为本专利技术实施例2的石墨散热板上的凹槽俯视图；图7为本专利技术实施例2的籽晶铺设的侧视图；图8为本专利技术实施例3的籽晶铺设的俯视图；图9为本专利技术实施例3的籽晶铺设方法的侧视图；图10为本专利技术实施例7的铸锭炉的热场模拟示意图；图11为本专利技术实施例7的晶体生长示意图；图12为本专利技术实施例8的晶体生长示意图；图13为本专利技术实施例8制得的类单晶硅锭的少子寿命测试图。图1-图3中标号示意如下：2表示籽晶，1表示籽晶之间的缝隙，3表示位错等缺陷。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本专利技术第一方面提供了一种籽晶的铺设方法，用于铸造类单晶，包括以下步骤：提供坩埚，在坩埚底部铺设籽晶，相邻两个籽晶之间留有缝隙，在缝隙中填充导热系数小于籽晶导热系数的低导热材料；低导热材料和籽晶紧密接触铺满坩埚底部得到籽晶层。本专利技术实施方式中，低导热材料的导热系数小于0.2W/(m·K)。本专利技术一优选实施方式中，低导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种籽晶的铺设方法，用于铸造类单晶，其特征在于，包括以下步骤：提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，相邻两个所述籽晶之间留有缝隙，在所述缝隙中填充导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料；所述低导热材料和所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部得到籽晶层。

【技术特征摘要】
1.一种籽晶的铺设方法，用于铸造类单晶，其特征在于，包括以下步骤：
提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，相邻两个所述籽晶之间留有缝隙，在
所述缝隙中填充导热系数小于所述籽晶导热系数的低导热材料；所述低导热材
料和所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部得到籽晶层。
2.如权利要求1所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述低导热材料的导
热系数小于0.2W/(m·K)。
3.如权利要求2所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述低导热材料为细
碎硅料或石英陶瓷。
4.如权利要求3所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述细碎硅料为碎片
状或颗粒状，所述细碎硅料的粒径大小为0.2-5mm。
5.如权利要求1所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，所述缝隙的宽度为
3-15mm。
6.如权利要求1所述的籽晶的铺设方法，其特征在于，在铺设所述籽晶之前，
先在所述坩埚底部铺设一层或多层非籽晶层，所述非籽晶层的铺设方法为：在
所述坩埚底部铺设硅块，相邻两个所述硅块之间留有缝隙，在所述缝隙中填充
所述低导热材料；所述低导热材料和所述硅块紧密接触铺满所述坩埚底部得到
非籽晶层，然后再在所述非籽晶层上铺设所述籽晶层，所述硅块...

【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，周成，胡动力，雷琦，陈红荣，
申请(专利权)人：江西赛维LDK太阳能高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36