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] 本發明設及半導體制造領域，尤其設及一種巧晶的鋪設方法、類單晶娃錠的制備 方法和類單晶娃片。
【背景技術】
[0002] 目前，目前類單晶的鑄造方法主要有無巧晶引晶和有巧晶引晶法，有巧晶引晶法 是先將單晶巧晶鋪設在石英相蝸底部，在烙化階段保持巧晶不完全烙化，在單晶巧晶上進 行引晶生長從而得到類單晶娃錠，圖1為傳統的巧晶鋪設示意圖，圖2為按照圖1的巧晶鋪設 方式制得的類單晶娃錠少子壽命測試圖，圖3為按照圖1的巧晶鋪設方式制得的類單晶娃錠 的光致發光化圖。從圖1-3中可知，將一定數量和一定尺寸的巧晶鋪設在相蝸底部，運些巧 晶2之間會存在或大或小的縫隙1，在娃料烙化過程中，類單晶巧晶容易被爐內的雜質氣氛 污染，特別是巧晶之間的縫隙，容易富集大量雜質，雜質產生雜質應力，同時也會造成晶體 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，引起類單 晶的性能下降。
【發明內容】
[0003] 為解決上述問題，本發明提供了一種巧晶的鋪設方法。本發明在相鄰兩個巧晶之 間的縫隙中填充有導熱系數小于巧晶導熱系數的低導熱材料，在長晶過程中，巧晶處的晶 體生長速度大于縫隙處的多晶生長速度，從而抑制了縫隙處多晶的生長，同時也減少巧晶 縫隙中的位錯。
[0004] 本發明第一方面提供了一種巧晶的鋪設方法，用于鑄造類單晶，包括W下步驟：
[0005] 提供相蝸，在所述相蝸底部鋪設巧晶，相鄰兩個所述巧晶之間留有縫隙，在所述縫 隙中填充導熱系數小于所述巧晶導熱系數的低導熱材料;所述低導熱材料和所述巧晶緊密 接觸鋪滿所述相蝸底部得到巧晶層。
[0006] 優選地，所述低導熱材料的導熱系數小于0.2W/(m . K)。
[0007] 更優選地，所述低導熱材料為細碎娃料或石英陶瓷。
[000引優選地，所述細碎娃料為碎片狀或顆粒狀，所述細碎娃料的粒徑大小為0.2-5mm。
[0009] 優選地，所述縫隙的寬度為3-15mm。
[0010] 優選地，在鋪設所述巧晶之前，先在所述相蝸底部鋪設一層或多層非巧晶層，所述 非巧晶層的鋪設方法為:在所述相蝸底部鋪設娃塊，相鄰兩個所述娃塊之間留有縫隙，在所 述縫隙中填充所述低導熱材料;所述低導熱材料和所述娃塊緊密接觸鋪滿所述相蝸底部得 到非巧晶層，然后再在所述非巧晶層上鋪設所述巧晶層，所述娃塊之間的縫隙與所述巧晶 之間的縫隙在垂直于所述相蝸底部方向上的位置相同或相近。
[0011] 優選地，所述相蝸底部設有承載所述相蝸的石墨散熱板，所述石墨散熱板上對應 所述巧晶之間縫隙的位置設有凹槽，所述凹槽中填充有保溫材料。
[0012] 更優選地，所述凹槽的寬度大于所述巧晶之間的縫隙寬度。
[0013] 本發明第一方面提供的巧晶的鋪設方法，通過在相鄰兩個所述巧晶之間的縫隙中 填充有導熱系數小于所述巧晶導熱系數的低導熱材料，在引晶過程中，長晶最開始階段，單 晶巧晶上方的娃烙體形成單晶，巧晶縫隙上方的娃烙體在低導熱材料上形核，如低導熱材 料為有孔狀多晶碎料，形核成細小多晶，或為高純石英陶瓷表面涂有高純氮化娃，屬于異質 形核，形成晶粒大的多晶，最終在低導熱材料上得到的都是多晶。由于在巧晶縫隙引入了多 晶，運樣就避免了雜質或者娃烙體進入巧晶縫隙，避免了雜質或娃烙體進入巧晶縫隙會產 生雜質應力或生長應力，減少了巧晶縫隙中位錯的產生。另外，在長晶過程中，巧晶縫隙處 散熱較慢，巧晶處的晶體生長速度大于縫隙處的晶體生長速度，從而抑制了縫隙處多晶的 生長，最終該縫隙處的多晶被單晶擠掉，形成單晶晶界。
[0014] 本發明第二方面提供了一種類單晶娃錠的制備方法，包括W下步驟：
[0015] (1)提供相蝸，在所述相蝸底部鋪設巧晶，相鄰兩個所述巧晶之間留有縫隙，在所 述縫隙中填充導熱系數小于所述巧晶導熱系數的低導熱材料;所述低導熱材料和所述巧晶 緊密接觸鋪滿所述相蝸底部得到巧晶層；
[0016] (2)在所述巧晶層上方填裝娃料，加熱使所述娃料烙化形成娃烙體，待所述娃料完 全烙化后形成的固液界面剛好處在或深入所述巧晶層時，調節熱場形成過冷狀態，使所述 娃烙體在所述巧晶層基礎上開始長晶；
[0017] (3)待全部娃烙體結晶完后，經退火冷卻得到類單晶娃錠。
[0018] 本發明第二方面提供的一種類單晶娃錠的制備方法，通過在相鄰兩個所述巧晶之 間的縫隙中填充有導熱系數小于所述巧晶導熱系數的低導熱材料，制得的類單晶娃錠單晶 率較高，位錯較少。
[0019] 本發明第=方面提供了一種類單晶娃片，所述類單晶娃片為按照上述所述制備方 法制得的類單晶娃錠為原料經開方-切片-清洗制備得到。
[0020] 本發明第=方面提供的類單晶娃片，單晶率較高，位錯較少，性能較好，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。
[0021] 本發明提供的一種巧晶的鋪設方法、類單晶娃錠制備方法和類單晶娃片，具有W 下有益效果：
[0022] (1)本發明提供的巧晶的鋪設方法，通過在相鄰兩個所述巧晶之間的縫隙中填充 有導熱系數小于所述巧晶導熱系數的低導熱材料，抑制了縫隙處多晶的生長，最終該縫隙 處的多晶被單晶擠掉，減少了類單晶娃錠中的位錯和多晶；
[0023] (2)本發明提供的類單晶娃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娃片位錯較少、單晶率較高，適用于制備太陽能電池，審U 得的太陽能電池光電轉換效率高。
【附圖說明】
[0025] 圖1為傳統巧晶鋪設示意圖；
[0026] 圖2為按照圖1巧晶鋪設方式制得的類單晶娃錠的少子壽命測試圖；
[0027] 圖3為按照圖1巧晶鋪設方式制得的類單晶娃錠的光致發光化圖；
[0028] 圖4為本發明實施例1的巧晶鋪設的俯視圖；
[0029] 圖5為本發明實施例1的巧晶鋪設的側視圖；
[0030]圖6為本發明實施例2的石墨散熱板上的凹槽俯視圖；
[0031 ]圖7為本發明實施例2的巧晶鋪設的側視圖；
[0032] 圖8為本發明實施例3的巧晶鋪設的俯視圖；
[0033] 圖9為本發明實施例3的巧晶鋪設方法的側視圖；
[0034] 圖10為本發明實施例7的鑄錠爐的熱場模擬示意圖；
[0035] 圖11為本發明實施例7的晶體生長示意圖；
[0036] 圖12為本發明實施例8的晶體生長示意圖；
[0037] 圖13為本發明實施例8制得的類單晶娃錠的少子壽命測試圖。
[003引圖1-圖3中標號示意如下:2表示巧晶，1表示巧晶之間的縫隙，3表示位錯等缺陷。
【具體實施方式】
[0039] W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W做出若干改進和潤飾，運些改進和潤飾也視為 本發明的保護范圍。
[0040] 本發明第一方面提供了一種巧晶的鋪設方法，用于鑄造類單晶，包括W下步驟： [0041 ]提供相蝸，在相蝸底部鋪設巧晶，相鄰兩個巧晶之間留有縫隙，在縫隙中填充導熱 系數小于巧晶導熱系數的低導熱材料;低導熱材料和巧晶緊密接觸鋪滿相蝸底部得到巧晶 層。
[0042] 本發明實施方式中，低導熱材料的導熱系數小于0.2W/(m ? K)。
[0043] 本發明一優選實施方式中，低導熱材料為細碎娃料或石英陶瓷。
[0044] 石英陶瓷的導熱系數小于巧晶，細碎娃料中間存在空隙，其導熱系數也低于巧晶。
[0045] 本發明實施方式中，石英陶瓷表面涂覆有氮化娃。
[0046] 本發明實施方式中，氮化娃為高純氮化娃。
[0047] 石英陶瓷會和娃反應，兩者反應后會粘結在一起，由于石英陶瓷會和娃的膨脹系 數不一樣，可能會產生娃錠裂紋。因此在石英陶瓷表面涂覆氮化娃，避免石英陶瓷和娃反應 產生娃錠裂紋。
[0048] 本發明一優選實施方式中，石英陶瓷為規則的長方體形狀。
[0049] 石英陶瓷的尺寸不作特殊限定。本發明一優選實施方式中，石英陶瓷的長寬（154-158) X (4-32)mm，石英陶瓷的厚度和巧晶的厚度相同。
[0050] 本發明實施方式中，細碎娃料為碎片狀或顆粒狀，細碎娃料的粒徑大小為0.2-5mm。
[0051 ] 本發明一優選實施方式中，細碎娃料的粒徑大小為0.2-3mm。
[0052 ] 本發明一優選實施方式中，細碎娃料的粒徑大小為0.2mm、0.5mm、Imm、2mm或3mm。
[0053] 本發明一優選實施方式中，細碎娃料的粒徑大小為3-5mm。
[0054] 本發明一優選實施方式中，細碎娃料的粒徑大小為3mm、4