一種籽晶的鋪設方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種籽晶的鋪設方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片。
【背景技術】
[0002]目前，目前類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硅籽晶鋪設在石英坩禍底部，在熔化階段保持籽晶不完全熔化，在單晶硅籽晶上進行引晶生長從而得到類單晶硅錠，圖1為傳統的籽晶鋪設示意圖，圖2為按照圖1的籽晶鋪設方式制得的類單晶硅錠少子壽命測試圖，圖3為按照圖1的籽晶鋪設方式制得的類單晶硅錠的光致發光PL圖。從圖1-3中可知，將一定數量和一定尺寸的籽晶鋪設在坩禍底部，這些籽晶2之間會存在或大或小的縫隙I，在硅料熔化過程中，類單晶硅籽晶容易被爐內的雜質氣氛污染，特別是籽晶之間的縫隙，容易富集大量雜質，雜質產生雜質應力，同時也是造成晶體錯排，產生位錯，造成引晶生長時，位錯繁殖，晶體中位錯3容易呈現發散式生長，弓丨起類單晶硅片的性能下降。
【發明內容】
[0003]為解決上述問題，本發明提供了一種籽晶的鋪設方法，通過在坩禍鋪設第一保護層和第二保護層來保護籽晶，避免籽晶被坩禍內的雜質污染。本發明還提供了一種類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片。
[0004]本發明第一方面提供了一種籽晶的鋪設方法，用于鑄造類單晶，包括以下步驟:
[0005]提供坩禍，在坩禍底部鋪設第一硅材料，所述第一硅材料鋪滿所述坩禍底部形成第一保護層;然后在所述第一保護層上鋪設籽晶，形成籽晶層;再在所述籽晶層上鋪設第二硅材料，形成第二保護層。
[0006]優選地，所述第一保護層、所述籽晶層和所述第二保護層構成一復合層，所述復合層沿垂直于所述坩禍底部的方向上沒有貫通的縫隙。
[0007]優選地，所述第一保護層與所述籽晶層之間涂覆有硅溶膠。
[0008]優選地，所述籽晶層與所述第二保護層之間涂覆有硅溶膠。
[0009]優選地，所述坩禍內壁與所述籽晶之間的縫隙設有硅片，所述硅片表面涂覆有硅溶膠。
[0010]優選地，所述第一硅材料和所述第二硅材料均為硅塊。
[0011]優選地，所述第一保護層的厚度為5-10mm。
[0012]優選地，所述第二保護層的厚度為5-10mm。
[0013]本發明第一方面提供的籽晶的鋪設方法，通過鋪設第一保護層和第二保護層來保護籽晶，第一保護層阻隔坩禍底部雜質擴散，第二保護層阻隔硅料及坩禍中雜質氣氛的雜質擴散，這二個保護層可以保護所述籽晶尤其是籽晶的縫隙避免受到雜質的污染。
[0014]第二方面，本發明提供了一種類單晶硅錠的制備方法，包括以下步驟:
[0015](I)提供坩禍，在坩禍底部鋪設第一硅材料，所述第一硅材料鋪滿所述坩禍底部形成第一保護層;然后在所述第一保護層上鋪設籽晶，形成籽晶層;再在所述籽晶層上鋪設第二硅材料，形成第二保護層；
[0016](2)在所述第二保護層上方填裝娃料，加熱使所述娃料恪化形成娃恪體，待所述娃料和所述第二保護層完全熔化后形成的固液界面剛好處在或深入所述籽晶層時，調節熱場形成過冷狀態，使所述硅熔體在所述籽晶層基礎上開始長晶；
[0017](3)待全部硅熔體結晶完后，經退火冷卻得到類單晶硅錠。
[0018]本發明第二方面提供的一種類單晶硅錠的制備方法，通過設置第一保護層和第二保護層，保護籽晶避免雜質的污染，制備得到類單晶硅錠位錯較少，性能較好。
[0019]第三方面，本發明提供了一種類單晶硅片，所述類單晶硅片為按照上述所述制備方法制得的類單晶硅錠為原料經開方-切片-清洗制備得到。
[0020]本發明第三方面提供的一種類單晶硅片，位錯較少，性能較好。
[0021]本發明提供的一種籽晶的鋪設方法、類單晶硅錠的制備方法和類單晶硅片，具有以下有益效果:
[0022](I)本發明提供的籽晶的鋪設方法，通過設置第一保護層和第二保護層，保護籽晶避免受到雜質的污染；
[0023](2)本發明提供的類單晶硅錠的制備方法易于操作，成本較低，適于大規模生產；
[0024](3)本發明提供的類單晶硅片位錯較少、質量較高，適用于制備太陽能電池，制得的太陽能電池光電轉換效率高。
【附圖說明】
[0025]圖1為傳統籽晶鋪設示意圖；
[0026]圖2為按照圖1籽晶鋪設方式制得的類單晶硅錠的少子壽命測試圖；
[0027]圖3為按照圖1籽晶鋪設方式制得的類單晶硅錠的光致發光PL圖；
[0028]圖4為本發明一實施方式的籽晶鋪設的側視圖；
[0029]圖5為本發明實施例1的籽晶鋪設的俯視圖；
[0030]圖6為本發明實施例5制得的類單晶硅錠的少子壽命測試圖。
[0031 ]圖中標號示意如下:2表示籽晶，I表示籽晶2之間的縫隙，3表示位錯等缺陷，4表示第一保護層，5表示籽晶層，6表示第二保護層。
【具體實施方式】
[0032]以下所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍。
[0033]圖4為本發明一實施方式的籽晶鋪設的側視圖；結合該圖，具體敘述本發明第一方面提供的一種籽晶的鋪設方法，用于鑄造類單晶，包括以下步驟:
[0034]提供坩禍，在坩禍底部鋪設第一硅材料，第一硅材料鋪滿坩禍底部形成第一保護層4;然后在第一保護層上鋪設籽晶，形成籽晶層5;再在籽晶層上鋪設第二硅材料，形成第二保護層6。
[0035]本發明一優選實施方式中，第一硅材料為硅塊或硅片。
[0036]本發明一優選實施方式中，第二硅材料為硅塊或硅片。
[0037]本發明一優選實施方式中，硅塊為單晶硅塊或多晶硅塊。
[0038]本發明一優選實施方式中，硅塊為[100]單晶。
[0039]本發明一優選實施方式中，多晶硅塊為柱狀多晶，柱狀多晶的晶界與坩禍底面平行。
[0040]當硅塊多晶的晶界與坩禍底面平行時，可以避免雜質進入硅塊的晶界中從而擴散生長。
[0041 ]本發明一優選實施方式中，硅塊或硅片的數量為至少一個。
[0042]第一保護層和第二保護層中可以僅為一塊硅塊，即在坩禍底部鋪設一整塊硅塊作為第一保護層，在籽晶層上鋪設一整塊硅塊形成第二保護層，第一保護層和第二保護層中也可以含有多塊硅塊，多塊硅塊緊密接觸形成第一保護層或第二保護層。
[0043]本發明一優選實施方式中，硅塊的長寬為(100-1000)mmX(100-1000)mm，硅塊的厚度為5-10mm。
[0044]本發明一優選實施方式中，第一保護層的厚度為5-10mm。
[0045]本發明一優選實施方式中，第一保護層的厚度為5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
[0046]第一保護層在該厚度范圍內，可以很好地阻隔坩禍底部的雜質，避免雜質和籽晶接觸、尤其是避免了雜質進入籽晶的縫隙，引起籽晶位錯的增殖。
[0047]本發明一優選實施方式中，第二保護層的厚度為5-10mm。
[0048]本發明一優選實施方式中，第二保護層的厚度為5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
[0049]第二保護層在該厚度范圍內，可以很好地阻隔坩禍中硅料的雜質以及坩禍中的雜質氣氛，避免雜質和籽晶接觸、尤其是避免了雜質進入籽晶的縫隙，引起籽晶位錯的增殖。
[0050]本發明一優選實施方式中，籽晶的晶向為[100]、[110]或[111]。
[0051]本發明一優選實施方式中，籽晶的數量為至少一個，多個籽晶之間緊密接觸形成籽晶層。
[0052]本發明一優選實施方式中，籽晶層的厚度為10_30mm。
[0053]本發明一優選實施方式中，籽晶層的厚度為10_20mm。
[0054]本發明一優選實施方式中，籽晶層的厚度為10mm、12mm、14mm、15mm、16mm、18mm或20mm o
[0055]本發明一優選實施方式中，籽晶層的厚度為20_30mm。
[0056]本發明一優選實施方式中，軒晶層的厚度為20mm、22mm、24mm、25mm、26mm、28mm或30mm ο
[0057]本發明一優選實施方式中，籽晶的形狀為長方體。
[0058]籽晶的尺寸大小可根據具體操作情況而定，具體不作限定。
[0059]本發明一優選實施方式中，籽晶的長寬為(156-702)mmX(78-156)mm，籽晶的厚度為15_20mmo
[0060]本發明一優選實施方式中，籽晶的長寬為156*156mm或籽晶的長寬為702*78mm，籽晶的厚度為15_20m