一種提高單晶硅棒利用率的加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于單晶硅生產技術領域，尤其是涉及一種提高單晶硅棒利用率的加工方 法。
【背景技術】
[0002] 單晶硅作為一種半導體材料，主要用于光伏和半導體領域。目前應用于單晶硅實 際生產的技術有兩種：直拉法和區熔法。兩種方法的單晶硅制造過程中，硅晶體都是在生長 室內生長，生長室內有加熱和保溫裝置，生長室內以惰性氣體氬氣作為保護氣體，兩種方法 都包含了縮頸、放肩、等徑和收尾過程。
[0003] 在半導體單晶硅生產中常加入一定量的摻雜劑以滿足對其電性能的要求，常見的 摻雜劑有：硼、磷、砷和銻。由于晶體凝固過程中存在雜質分凝現象，晶棒越靠后，其摻雜 劑濃度越高，電阻率就越低，造成單晶軸向電阻率的不均勻性，尤其是分凝系數小的摻雜劑 (如磷、砷），其單晶軸向電阻率均勻性要更差。如果客戶對于電阻率要求范圍較窄，一爐單 晶拉到最后就會有部分電阻率脫檔而不能夠滿足客戶要求。
[0004] 一根單晶硅棒由放肩部分、等徑部分和收尾部分組成，肩部和尾部在切割機上切 除作廢料處理，等徑部分在滾磨機床上進行滾圓加工成目標直徑的晶錠。由于單晶生長的 異常，偶爾會出現等徑部分單晶段直徑偏小，滾圓加工無法達到目標直徑，如加工成更小尺 寸的晶錠既需要很大的加工量又浪費原料，所以一般以廢單晶入庫作其他用途。
[0005] 這樣一來，一根單晶硅棒會存在肩部、尾部和不合格部分（包括電阻率脫檔和直 徑不足）這三種材料浪費，其中肩部和尾部是每根單晶硅棒都有的。如今市場競爭日益激 烈，對生產成本的控制尤為關鍵，而且多晶原料又比較昂貴，因此，如何將這些廢單晶重新 有效地利用起來以提高多晶原料的利用率是各單晶廠家非常注重的。
【發明內容】
[0006] 本發明要解決的技術問題是提供一種將硅棒尾部、直徑不足和電阻率脫檔部分單 晶加工成能夠滿足客戶要求的其他規格晶錠的加工方法。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種提高單晶硅棒利用率的加工方法；包括 如下的步驟：首先、切取單晶硅棒中多余的單晶；其次、將切取的單晶通過加工后形成合格 的圓形晶錠或者合格的方形晶錠。
[0008] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的改進：通過掏棒機進行圓 形晶錠的加工。
[0009] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述圓形晶 錠的加工步驟如下：首先、將所切取的單晶固定在掏棒機上，使單晶垂直于固定臺；其次、 設定所要掏取的晶棒直徑，選取對應尺寸的鉆頭，使鉆頭軸心與單晶軸心保持一致，并進行 鉆取；最后、將鉆取的晶棒在滾磨機床上進行滾圓加工，形成合格的圓形晶錠。
[0010] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述鉆取步 驟中，鉆取方向與單晶軸保持平行，根據不同晶棒尺寸設定鉆取速率。
[0011] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：通過開方機 進行方形晶錠的加工。
[0012] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述方形晶 錠的加工步驟如下：首先、將所切取的單晶固定在開方機上，使單晶垂直于固定臺；其次、 設定所要開方的晶錠尺寸以及方邊晶向，將固定單晶進行對稱開方；最后、再將開方后的晶 錠進行磨削加工，最終形成合格的方形晶錠。
[0013] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述開方步 驟中所切取的單晶切割對稱中心與單晶軸心保持一致，切割方向與單晶軸保持平行。
[0014] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述多余的 單晶為單晶硅棒的錐形尾部單晶、直徑不足或電阻率脫檔部分的單晶；該錐形尾部單晶、直 徑不足或電阻率脫檔部分的單晶通過切割機切取，切面垂直于單晶晶向軸。
[0015] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：所述的單晶 硅棒直徑為3英寸~12英寸，晶錠的直徑為2英寸~8英寸。
[0016] 作為對本發明所述的提高單晶硅棒利用率的加工方法的進一步改進：鉆頭鉆取速 率為 lmm/min ~7. 5mm/min〇
[0017] 本發明設計的方法，能夠將一根單晶硅棒的不合格單晶重新有效地利用起來，只 要控制好掏棒過程，最終形成的圓形硅片可作為合格產品用于半導體領域，同樣控制好開 方過程，最終形成的方形硅片可作為合格產品用于光伏領域。此方法不僅能夠提高多晶原 料的利用率，降低生產成本，而且步驟簡單，加工難度低，浪費小，易于控制。
【附圖說明】
[0018] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0019] 圖1為本發明的實施例1中的單晶硅棒尾部掏棒流程簡圖（圖中標注包括尾部第 一部分I 1，尾部第二部分I 2和掏取的晶棒I 3);
[0020] 圖2為本發明的實施例2中的單晶硅棒不合格部分掏棒流程簡圖（圖中標注包括 單晶硅棒不合格部分II 4和掏取的晶棒II 5);
[0021] 圖3為本發明的實施例3中的單晶硅棒尾部開方流程簡圖（圖中標注包括尾部第 一部分III 6,尾部第二部分III 7,未滾圓的方形晶錠III 8和滾圓后的方形晶錠III 9)。
【具體實施方式】
[0022] 一種提高單晶硅棒利用率的加工方法，包括切斷、掏棒或開方、滾圓等步驟。掏棒 時，要使鉆頭軸心與單晶軸心保持一致，鉆取方向與單晶軸保持平行，開方時，要使切割對 稱中心與單晶軸心保持一致，切割方向與單晶軸保持平行，保證所加工的晶棒的中心點和 晶向不會發生較大偏離，影響硅片的電阻率和晶向偏離等參數。掏棒鉆頭直徑要求略微大 于所掏晶棒要求直徑，保證加工晶錠直徑滿足的同時還要盡量減少磨削量。鉆取速度要保 持在適宜的范圍內，避免產生加工缺陷。
[0023] 在實際運用中，具體的實施步驟如下：
[0024] 實施例1、如圖1所示的單晶硅棒尾部掏棒流程簡圖：
[0025] 1、在切割機上切取8英寸單晶硅棒的錐形尾部，使切面垂直于單晶晶向軸。根據 客戶需求的硅片規格要求以及單晶利用最大化原則，設定所要掏取的晶棒直徑為5英寸。 切除直徑不足5英寸的多余尾巴I 1，使切面垂直于單晶晶向軸。
[0026] 3、將尾部余下部分I 2粘結固定在掏棒機上，使其垂直于固定臺，面積小的一端 向上。選取掏5英寸晶棒所對應的鉆頭，鉆頭軸心與單晶軸心保持一致，鉆取方向與單晶軸 保持平行，設定鉆取速度為4mm/min，鉆取晶棒I 3。
[0027] 5、將晶棒I 3在滾