本申請涉及單晶硅加工，具體提供一種單晶硅的制備方法。

背景技術(shù)：

1、直拉法制備單晶硅是目前單晶硅生產(chǎn)中的一種常用方法，其將硅粉末投入到石英坩堝內(nèi)之后，首先將硅粉加熱至熔化，然后在坩堝上方將籽晶浸入硅溶液中，并通過控制熔體溫度、籽晶的旋轉(zhuǎn)及上升速度，使硅原子在固液交界面形成規(guī)則的結(jié)晶。

2、單晶硅的拉制過程主要包括熔化、引晶、放肩、等徑、收尾、冷卻取晶等階段，其中，等徑生長階段的時長在整個拉制過程中占比最大，因此等徑生長階段的拉晶速率在一定程度上決定了單晶硅的生產(chǎn)效率。然而在等徑生長過程中，不僅要控制晶棒的冷卻速度以保證拉晶速率，還需要控制加熱器的運行功率，使硅溶液的溫度在一定范圍內(nèi)，因此如何在保證晶棒穩(wěn)定生長的前提下提高拉晶速率成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請旨在緩解或解決上述技術(shù)問題，即，解決如何提高拉晶速率的問題。

2、為此，本申請?zhí)峁┮环N單晶硅的制備方法，其包括：

3、在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離；

4、在單晶硅等徑生長的第二階段，控制坩堝的上升速度，使熔硅液面與主加熱器的上沿的距離保持所述第一預(yù)設(shè)距離。

5、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”還包括：

6、控制坩堝的上升速度大于水冷屏的上升速度，使水冷屏的下沿與熔硅液面之間的距離降低至第二預(yù)設(shè)距離。

7、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述“在單晶硅等徑生長的第二階段，控制坩堝的上升速度，使熔硅液面與主加熱器的上沿的距離保持所述第一預(yù)設(shè)距離”還包括：

8、控制坩堝和水冷屏的速度比，使水冷屏的下沿與熔硅液面之間的距離保持所述第二預(yù)設(shè)距離。

9、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，在所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”之后，所述制備方法還包括：

10、降低主加熱器的運行功率。

11、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，坩堝的下方還設(shè)置有底部加熱器，在所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”之后，所述制備方法還包括：

12、降低所述底部加熱器的運行功率，或者關(guān)閉所述底部加熱器。

13、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述第一階段為晶棒生長至第一長度時的階段，所述第二階段為晶棒由所述第一長度繼續(xù)生長至拉晶結(jié)束的階段。

14、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述第一長度為400-600mm。

15、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述第一預(yù)設(shè)距離為18-22mm。

16、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述第二預(yù)設(shè)距離為17-19mm。

17、在上述單晶硅的制備方法的一個技術(shù)方案中，所述“控制坩堝和水冷屏上升”包括：

18、通過第一驅(qū)動裝置控制坩堝上升；

19、通過第二驅(qū)動裝置控制水冷屏上升。

20、如上，在采用上述技術(shù)方案的情況下，本申請在等徑生長階段開始后，控制坩堝和水冷屏上升，使熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離，并在等徑生長后期的整個階段中，始終通過控制坩堝和水冷屏的速度，使熔硅液面和主加熱器上沿之間的距離保持該第一預(yù)設(shè)距離。如此，主加熱器能夠?qū)θ酃枰好嬉韵碌墓枞芤哼M(jìn)行加熱，滿足硅溶液的溫度需求，以保證硅原子能夠穩(wěn)定結(jié)晶并生長，同時由于熔硅液面位于主加熱器上沿的上方，能夠降低熔硅液面附近的溫度，使熔硅液面附近的硅溶液快速散熱，從而能夠加快晶體成型，因此可以提升拉晶速率，進(jìn)而提高單晶硅的生產(chǎn)效率。

21、進(jìn)一步地，本申請通過控制水冷屏與熔硅液面之間的距離為第二預(yù)設(shè)距離，使硅熔體在脫離熔硅液面結(jié)晶后能夠及時被冷卻，從而加快晶體成型，有利于提升拉晶速率。

22、另一方面，本申請還能夠降低單晶硅生產(chǎn)過程中的耗能。而且由于熔硅液面附近的溫度得到降低，還能夠降低坩堝與硅熔體之間的反應(yīng)速率，從而降低晶體內(nèi)的氧含量，提高單晶硅的生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種單晶硅的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述“在單晶硅等徑生長的第二階段，控制坩堝的上升速度，使熔硅液面與主加熱器的上沿的距離保持所述第一預(yù)設(shè)距離”還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制備方法，其特征在于，在所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”之后，所述制備方法還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，坩堝的下方還設(shè)置有底部加熱器，在所述“在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離”之后，所述制備方法還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一階段為晶棒生長至第一長度時的階段，所述第二階段為晶棒由所述第一長度繼續(xù)生長至拉晶結(jié)束的階段。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一長度為400-600mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一預(yù)設(shè)距離為18-22mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第二預(yù)設(shè)距離為17-19mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述“控制坩堝和水冷屏上升”包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及單晶硅加工技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種單晶硅的制備方法，旨在解決如何提高拉晶速率的問題。為此目的，本申請的單晶硅的制備方法包括：在單晶硅等徑生長的第一階段，控制坩堝和水冷屏上升，直到熔硅液面超過主加熱器的上沿第一預(yù)設(shè)距離；在單晶硅等徑生長的第二階段，控制坩堝的上升速度，使熔硅液面與主加熱器的上沿的距離保持所述第一預(yù)設(shè)距離。本申請通過在單晶硅的等徑生長過程中降低熔硅液面附近的溫度，不僅能夠提高拉晶速率，提升單晶硅的生產(chǎn)效率，而且還能夠降低晶體內(nèi)的氧含量，從而提升單晶硅的質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：宋程章,馬幼學(xué),武曉峰,馬玉花
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21