权利要求
1.一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,所述制备方法为直拉法,包括以下步骤:
(1) 将
多晶硅料和掺杂剂置于石英坩埚中,在20 torr氩气气氛下加热熔融至稳定的熔硅;
(2) 在稳定的熔硅中引入籽晶,随后经缩颈、放肩后,进入等径生长阶段;
(3) 在等径生长的全阶段,保持拉晶速率不变,在等径生长开始时降低单晶炉内氩气气压至0.5-0.8 torr,保持至直拉单晶硅棒生长完成,冷却,得到N型单晶硅棒;
步骤(2)所述籽晶为经过预处理的籽晶,预处理方法包括以下步骤:
(a) 将山梨醇酐十二酸酯与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖混合,搅拌下加入十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的混合催化剂,30-40 mmHg、120℃下反应,4℃静置,过滤,滤渣洗涤,真空干燥,得到改性山梨醇酐十二酸酯;
(b) 将氢氟酸、乙酸、柠檬酸溶于去离子水中,搅拌得到混酸溶液,将混酸溶液加入3wt%的壳聚糖乙酸溶液中,加入2-氨基乙基硬脂酸酯至浓度为1wt%的,搅拌,离心,冷冻干燥,得到酸缓释微囊;
(c) 将步骤(b)所得酸缓释微囊放入乙醇和乙酸的混合液中,超声,加入EDTAD,反应,洗涤,干燥得到微囊-EDTA;
(d) 将步骤(a)所得改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水混匀,放入籽晶,超声,取出后加入微囊-EDTA液中,超声,取出籽晶,将其置于超纯水中漂洗,用氮气吹干,得到预处理后的籽晶。
2.根据权利要求1所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述熔融温度为1420-1450℃;氩气流量为70slpm;掺杂剂为锑与红磷按照8:1的质量比组成;掺杂剂按照磷浓度3.5×1018原子/cm3将掺杂剂添加至多晶硅料中。
3. 根据权利要求2所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述缩颈时的坩埚温度为1420-1500℃;所述放肩时的坩埚温度为1000-1100℃,坩埚转速为9-10 rpm,晶体转速为10-11 rpm。
4. 根据权利要求3所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述等径生长的坩埚温度为1300-1400℃,坩埚转速为9 rpm,晶体转速为11 rpm;所述直拉单晶硅棒等径区域直径为200-205 mm,等径长度为1300-1400 mm;所述等径生长的全阶段是指晶棒从放肩结束后等径生长开始至晶体生长结束的整个过程;所述拉晶速率范围为1.2-2 mm/min。
5.根据权利要求4所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(a)所述山梨醇酐十二酸酯与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖的质量比为16:9;十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的质量比为2-3:1;混合催化剂与山梨醇酐十二酸酯的质量比为1:100。
6. 根据权利要求5所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(b)所述氢氟酸、乙酸、柠檬酸的质量比为1:5:3;混酸溶液中,乙酸与去离子水的用量比为1-1.5 g:8 mL;混酸溶液与壳聚糖乙酸溶液的体积比为1:3。
7. 根据权利要求6所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(c)所述酸缓释微囊与乙醇和乙酸的混合液的用量比为1 g:10 mL;乙醇和乙酸的混合液中乙醇与乙酸的体积比为1:1;酸缓释微囊与EDTAD的质量比为1:0.3-0.5。
8.根据权利要求7所述的一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,其特征在于,步骤(d)所述改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水的质量比为1:1;微囊-EDTA液中微囊-EDTA与去离子水的质量比为1:1。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及单晶硅棒制造技术领域,具体涉及一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法。
背景技术
[0002]单晶硅作为一种
半导体材料,主要用于
光伏和半导体领域。目前应用于单晶硅实际生产的技术有两种:直拉法和区熔法。在单晶硅生产中常加入一定量的掺杂剂以满足对其电性能的要求,常见的掺杂剂有:硼、磷、砷和锑。由于晶体凝固过程中存在杂质分凝现象,晶棒越靠后,其掺杂剂浓度越高,电阻率就越低,造成单晶轴向电阻率的不均匀性,尤其是分凝系数小的掺杂剂(如磷、砷),其单晶轴向电阻率均匀性要更差。由于加入掺杂剂的单晶硅具有转化效率高、使用寿命长及抗恶劣环境性能好等优点受到了广泛的关注。然而,由于某些掺杂剂在硅中的分凝系数低,在掺杂时难以控制掺杂浓度,导致制得的单晶硅棒的电阻率分布在0.1-5Ω·cm之间,分布范围过大,满足电阻率在0.8-3Ω·cm之间的合格部分通常不足50%,导致单晶硅棒的可利用率低,成本较高。单晶硅棒按照掺杂剂的不同可以分为P型单晶硅棒和N型单晶硅棒。目前生产N型太阳能单晶硅棒使用的掺杂剂大部分为N型磷母合金,磷在硅晶体与硅熔体中的分凝系数为0.35,受分凝系数的影响,在太阳能硅棒的拉制过程中单晶电阻率在档长度短,且伴随着拉棒数量的增加,溶液内杂质浓度逐渐增大导致少子寿命快速衰减,从而影响晶棒的品质,降低使用效率,并进一步提高生产成本。
发明内容
[0003]针对现有技术的不足,本发明提出了一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,所述制备方法为直拉法,包括以下步骤:
(1) 将多晶硅料和掺杂剂置于石英坩埚中,在20 torr氩气气氛下加热熔融至稳定的熔硅;
(2) 在稳定的熔硅中引入籽晶,随后经缩颈、放肩后,进入等径生长阶段;
(3) 在等径生长的全阶段,保持拉晶速率不变,在等径生长开始时降低单晶炉内氩气气压至0.5-0.8 torr,保持至直拉单晶硅棒生长完成,冷却,得到N型单晶硅棒。
[0005]进一步地,步骤(1)所述熔融温度为1420-1450℃。
[0006]进一步地,步骤(1)所述氩气流量为70slpm。
[0007]进一步地,步骤(1)所述掺杂剂为锑与红磷按照8:1的质量比组成。
[0008]进一步地,步骤(1)所述掺杂剂按照磷浓度3.5×1018原子/cm3将掺杂剂添加至多晶硅料中。
[0009]进一步地,步骤(2)所述缩颈时的坩埚温度为1420-1500℃。
[0010]进一步地,步骤(2)所述放肩时的坩埚温度为1000-1100℃,坩埚转速为9-10 rpm,晶体转速为10-11 rpm。
[0011]进一步地,步骤(3)所述等径生长的坩埚温度为1300-1400℃,坩埚转速为9 rpm,晶体转速为11 rpm。
[0012]进一步地,所述直拉单晶硅棒等径区域直径为200-205 mm,等径长度为1300-1400mm。
[0013]进一步地,步骤(3)所述等径生长的全阶段是指晶棒从放肩结束后等径生长开始至晶体生长结束的整个过程。
[0014]进一步地,步骤(3)所述拉晶速率范围为1.2-2 mm/min。
[0015]进一步地,步骤(2)所述籽晶为经过预处理的籽晶,预处理方法包括以下步骤:
(a) 将山梨醇酐十二酸酯与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖混合,180 rpm搅拌下加入十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的混合催化剂,30-40 mmHg、120℃下反应5-6 h,4℃静置3-4 h,过滤,滤渣用无水乙醇和去离子水洗涤,50℃真空干燥12-14 h,得到改性山梨醇酐十二酸酯;
(b) 将氢氟酸、乙酸、柠檬酸溶于去离子水中,400-500 r/min搅拌10 mim得到混酸溶液,将混酸溶液缓慢加入3wt%的壳聚糖乙酸溶液中,加入2-氨基乙基硬脂酸酯至浓度为1wt%的,500-600 r/min搅拌2 h,10000 rpm离心30 min,沉淀-20℃冷冻干燥12 h,得到酸缓释微囊;
(c) 将步骤(b)所得酸缓释微囊放入乙醇和乙酸的混合液中,200W超声30 min,加入乙二胺四乙酸二酐(EDTAD),在60-80℃下反应8-10 h,用去离子水洗涤至pH 7.2-7.4,60℃下干燥得到微囊-EDTA;
(d) 将步骤(a)所得改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水混匀,放入籽晶(液体没过籽晶即可),300W超声20 min,取出后加入微囊-EDTA液中(液体没过籽晶即可),60℃、200 W超声15 min,取出籽晶,将其置于超纯水中漂洗6-8次,每次30 s,用氮气吹干,得到预处理后的籽晶。
[0016]进一步地,步骤(a)所述山梨醇酐十二酸酯与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖的质量比为16:9。
[0017]进一步地,步骤(a)所述十二烷基苯磺酸与对甲苯磺酸的质量比为2-3:1。
[0018]进一步地,步骤(a)所述混合催化剂与山梨醇酐十二酸酯的质量比为1:100。
[0019]进一步地,步骤(b)所述氢氟酸、乙酸、柠檬酸的质量比为1:5:3。
[0020]进一步地,步骤(b)所述混酸溶液中,乙酸与去离子水的用量比为1-1.5 g:8 mL。
[0021]进一步地,步骤(b)所述混酸溶液与壳聚糖乙酸溶液的体积比为1:3。
[0022]进一步地,步骤(c)所述酸缓释微囊与乙醇和乙酸的混合液的用量比为1 g:10mL。
[0023]进一步地,步骤(c)所述乙醇和乙酸的混合液中乙醇与乙酸的体积比为1:1。
[0024]进一步地,步骤(c)所述酸缓释微囊与EDTAD的质量比为1:0.3-0.5。
[0025]进一步地,步骤(d)所述改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水的质量比为1:1。
[0026]进一步地,步骤(d)所述微囊-EDTA液中微囊-EDTA与去离子水的质量比为1:1。
[0027]与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明方法适用于N型单晶硅棒,在N型单晶硅棒拉制过程中通过添加掺杂剂,实现单晶硅棒头、尾电阻率的控制,通过掺入新型的掺杂剂,使得N型单晶硅棒电阻率稳定性更好,使用寿命更高、品质更优。本发明使用了磷元素和锑元素混合掺杂的方式,按照磷、锑混合1:8的比例(重量比)掺入多晶硅料内,按照本比例制备的N型单晶硅棒电阻率分凝减慢,电阻率均匀性更好,电阻率稳定性高,便于更精准的控制电阻率;伴随着单晶制备过程中锑的高温挥发,使得电阻率的分凝变慢,单晶在档长度更长;磷锑掺杂剂在挥发过程中通过杂质的内吸杂过程,可以使得金属杂质以锑合物的形式挥发掉,进一步提高单晶的寿命,使得单晶品质更优。常规N型单晶硅棒一般拉制到7-8棒时候因少子寿命降低,只能被迫停炉,使用混掺合金后少子寿命可以进一步提升,增加拉棒数量,从而实现进一步降低生产成本。本发明降低炉压,显著改善了晶棒电阻率均匀性,提高了N型直拉单晶硅的利用率,省了氩气成本;利用本发明的方法制备的单晶硅的电阻均匀性明显提高,氧含量显著降低。本发明制备了山梨醇酐十二酸酯,引入氨基半乳糖基团,增强亲水端的亲水性,提高表面活性,表现出更高的稳定性,可有效去除单晶硅籽晶表面杂质。本发明将将乙酸、柠檬酸与氢氟酸配合,可以提高对单晶硅籽晶污染杂质的清除效果,降低氢氟酸的使用量,将混酸制成微囊,可减少酸残留,避免对单晶硅籽晶的表面腐蚀过度,降低表面粗糙度,提高籽晶表面质量的同时避免了对籽晶的过度腐蚀,提高了籽晶的使用寿命,此外在微囊表面接枝EDTA,可以提高螯合性,有效去除金属杂质。本发明的预处理方法能够使单晶硅籽晶表面洁净度高,金属杂质去除含量高,减小了单晶硅籽晶的表面粗糙度,清洗后稳定性更佳,平均可引放次数提升,延长了单晶硅籽晶的使用寿命;并且在保证将单晶硅籽晶表面脏污、金属离子以及氧化层清洗干净的同时,提高了籽晶在拉晶时的承重力,减少引晶断线率。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1 为本发明实施例1和对比例1-5所得单晶硅棒的电阻率变化率;
图2 为本发明实施例2和对比例1-5所得单晶硅棒的含氧量;
图3 为本发明实施例3和对比例1-5所得单晶硅棒的少子寿命;
图4 为本发明实施例1和对比例1-5的引晶断线率。
具体实施方式
[0030]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明,但本发明并不仅限于以下的实施例。需要说明的是,无特殊说明外,本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
[0031]实施例1:本实施例提供了一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,所述制备方法为直拉法,包括以下步骤:
(1) 将多晶硅料和掺杂剂置于石英坩埚中,掺杂剂为锑与红磷按照8:1的质量比组成,掺杂剂按照磷浓度3.5×1018原子/cm3将掺杂剂添加至多晶硅料中,在70slpm、20torr氩气气氛下1450℃加热熔融至稳定的熔硅;
(2) 在稳定的熔硅中引入籽晶,随后经缩颈、放肩后,进入等径生长阶段,缩颈时的坩埚温度为1500℃,放肩时的坩埚温度为1100℃,坩埚转速为10 rpm,晶体转速为11rpm;
(3) 在等径生长的全阶段(晶棒从放肩结束后等径生长开始至晶体生长结束的整个过程),保持拉晶速率为2 mm/min不变,等径生长的坩埚温度为1400℃,坩埚转速为9rpm,晶体转速为11 rpm,在等径生长开始时降低单晶炉内氩气气压至0.8 torr,保持至直拉单晶硅棒生长完成,直拉单晶硅棒等径区域直径为205 mm,等径长度为1400 mm,冷却,得到N型单晶硅棒。
[0032]籽晶为经过预处理的籽晶,预处理方法包括以下步骤:
(a) 将山梨醇酐十二酸酯16 g与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖9 g混合,180 rpm搅拌下加入0.12 g十二烷基苯磺酸与0.04 g对甲苯磺酸的混合催化剂,40 mmHg、120℃下反应6 h,4℃静置4 h,过滤,滤渣用无水乙醇和去离子水洗涤,50℃真空干燥14 h,得到改性山梨醇酐十二酸酯;
(b) 将氢氟酸3 g、乙酸15 g、柠檬酸9 g溶于80 mL去离子水中,500 r/min搅拌10mim得到混酸溶液,将100 mL混酸溶液缓慢加入300 mL 3wt%的壳聚糖乙酸溶液中,加入2-氨基乙基硬脂酸酯至浓度为1wt%,600 r/min搅拌2 h,10000 rpm离心30 min,沉淀-20℃冷冻干燥12 h,得到酸缓释微囊;
(c) 将步骤(b)所得酸缓释微囊10 g放入乙醇和乙酸的混合液(v:v=1:1) 100 mL中,200W超声30 min,加入5 g乙二胺四乙酸二酐(EDTAD),在80℃下反应10 h,用去离子水洗涤至pH 7.4,60℃下干燥得到微囊-EDTA;
(d) 将步骤(a)所得改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水按1:1的质量比混匀,放入籽晶,300W超声20 min,取出后加入微囊-EDTA液中,微囊-EDTA液中微囊-EDTA与去离子水的质量比为1:1,60℃、200 W超声15 min,取出籽晶,将其置于超纯水中漂洗8次,每次30 s,用氮气吹干,得到预处理后的籽晶。
[0033]实施例2:本实施例提供了一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,所述制备方法为直拉法,包括以下步骤:
(1) 将多晶硅料和掺杂剂置于石英坩埚中,掺杂剂为锑与红磷按照8:1的质量比组成,掺杂剂按照磷浓度3.5×1018原子/cm3将掺杂剂添加至多晶硅料中,在70slpm、20torr氩气气氛下1420℃加热熔融至稳定的熔硅;
(2) 在稳定的熔硅中引入籽晶,随后经缩颈、放肩后,进入等径生长阶段,缩颈时的坩埚温度为1420℃,放肩时的坩埚温度为1000℃,坩埚转速为9 rpm,晶体转速为10 rpm;
(3) 在等径生长的全阶段(晶棒从放肩结束后等径生长开始至晶体生长结束的整个过程),保持拉晶速率为1.2 mm/min不变,等径生长的坩埚温度为1300℃,坩埚转速为9rpm,晶体转速为11 rpm,在等径生长开始时降低单晶炉内氩气气压至0.5 torr,保持至直拉单晶硅棒生长完成,直拉单晶硅棒等径区域直径为200 mm,等径长度为1300 mm,冷却,得到N型单晶硅棒。
[0034]籽晶为经过预处理的籽晶,预处理方法包括以下步骤:
(a) 将山梨醇酐十二酸酯48 g与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖27 g混合,180rpm搅拌下加入0.32 g十二烷基苯磺酸与0.16 g对甲苯磺酸的混合催化剂,30 mmHg、120℃下反应5 h,4℃静置3 h,过滤,滤渣用无水乙醇和去离子水洗涤,50℃真空干燥12 h,得到改性山梨醇酐十二酸酯;
(b) 将氢氟酸3 g、乙酸15 g、柠檬酸9 g溶于120 mL去离子水中,400 r/min搅拌10 mim得到混酸溶液,将100 mL混酸溶液缓慢加入300 mL 3wt%的壳聚糖乙酸溶液中,加入2-氨基乙基硬脂酸酯至浓度为1wt%,500 r/min搅拌2 h,10000 rpm离心30 min,沉淀-20℃冷冻干燥12 h,得到酸缓释微囊;
(c) 将步骤(b)所得酸缓释微囊10 g放入乙醇和乙酸的混合液(v:v=1:1) 100 mL中,200W超声30 min,加入3 g乙二胺四乙酸二酐(EDTAD),在60℃下反应8 h,用去离子水洗涤至pH 7.2,60℃下干燥得到微囊-EDTA;
(d) 将步骤(a)所得改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水按1:1的质量比混匀,放入籽晶,300W超声20 min,取出后加入微囊-EDTA液中,微囊-EDTA液中微囊-EDTA与去离子水的质量比为1:1,60℃、200 W超声15 min,取出籽晶,将其置于超纯水中漂洗6次,每次30 s,用氮气吹干,得到预处理后的籽晶。
[0035]实施例3:本实施例提供了一种高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法,所述制备方法为直拉法,包括以下步骤:
(1) 将多晶硅料和掺杂剂置于石英坩埚中,掺杂剂为锑与红磷按照8:1的质量比组成,掺杂剂按照磷浓度3.5×1018原子/cm3将掺杂剂添加至多晶硅料中,在70slpm、20torr氩气气氛下1440℃加热熔融至稳定的熔硅;
(2) 在稳定的熔硅中引入籽晶,随后经缩颈、放肩后,进入等径生长阶段,缩颈时的坩埚温度为1480℃,放肩时的坩埚温度为1050℃,坩埚转速为9.8 rpm,晶体转速为10.8rpm;
(3) 在等径生长的全阶段(晶棒从放肩结束后等径生长开始至晶体生长结束的整个过程),保持拉晶速率为1.5 mm/min不变,等径生长的坩埚温度为1350℃,坩埚转速为9rpm,晶体转速为11 rpm,在等径生长开始时降低单晶炉内氩气气压至0.6 torr,保持至直拉单晶硅棒生长完成,直拉单晶硅棒等径区域直径为203 mm,等径长度为1350 mm,冷却,得到N型单晶硅棒。
[0036]籽晶为经过预处理的籽晶,预处理方法包括以下步骤:
(a) 将山梨醇酐十二酸酯56 g与1-氨基-1-脱氧-D-吡喃半乳糖31.5 g混合,180rpm搅拌下加入0.4 g十二烷基苯磺酸与对0.16 g甲苯磺酸的混合催化剂,35 mmHg、120℃下反应5.5 h,4℃静置3.5 h,过滤,滤渣用无水乙醇和去离子水洗涤,50℃真空干燥13 h,得到改性山梨醇酐十二酸酯;
(b) 将氢氟酸3 g、乙酸15 g、柠檬酸9 g溶于100 mL去离子水中,450 r/min搅拌10 mim得到混酸溶液,将100 mL混酸溶液缓慢加入300 mL 3wt%的壳聚糖乙酸溶液中,加入2-氨基乙基硬脂酸酯至浓度为1wt%,550 r/min搅拌2 h,10000 rpm离心30 min,沉淀-20℃冷冻干燥12 h,得到酸缓释微囊;
(c) 将步骤(b)所得酸缓释微囊10 g放入乙醇和乙酸的混合液(v:v=1:1) 100 mL中,200W超声30 min,加入4 g乙二胺四乙酸二酐(EDTAD),在70℃下反应9 h,用去离子水洗涤至pH 7.3,60℃下干燥得到微囊-EDTA;
(d) 将步骤(a)所得改性山梨醇酐十二酸酯与去离子水按1:1的质量比混匀,放入籽晶,300W超声20 min,取出后加入微囊-EDTA液中,微囊-EDTA液中微囊-EDTA与去离子水的质量比为1:1,60℃、200 W超声15 min,取出籽晶,将其置于超纯水中漂洗7次,每次30 s,用氮气吹干,得到预处理后的籽晶。
[0037]对比例1与实施例1的区别仅在于,只掺杂磷作为掺杂剂。
[0038]对比例2与实施例1的区别仅在于,只掺杂锑作为掺杂剂。
[0039]对比例3与实施例1的区别仅在于,不添加微囊-EDTA,直接添加氢氟酸、乙酸和柠檬酸,添加量与添加微囊所提供酸的量相同。
[0040]对比例4与实施例1的区别仅在于,用山梨醇酐十二酸酯替代改性山梨醇酐十二酸酯。
[0041]对比例5与实施例1的区别仅在于,不降低炉压,保持炉压不变。
[0042]实验例1:按照实施例1和对比例1-5的方法,制备N型单晶硅棒,从等径位置开始处,采用四探针电阻率测试仪测量上述单晶硅棒的轴向电阻率变化率以及头部的径向电阻率变化率,计算轴向电阻率均匀度(%)以及径向电阻均匀度(%),计算公式为电阻均匀度(%)=[(最高电阻率-最低电阻率)/最低电阻率]×100%。结果如图1所示,实施例1电阻率分布均匀性好,优于对比例1-5,表明本发明一种N型单晶硅棒的制备方法可以有效提升单晶硅棒的电阻均匀性。
[0043]实验例2:采用实施例1-3和对比例3-4制得的预处理籽晶进行表面粗糙度测试,用表面粗糙度仪器测量,在预处理后的籽晶表面距离边缘10 mm均匀分布的4点和中间点进行测试,通过取5点平均值的方法测得清洗后的表面粗糙度,表面粗糙度可以反映清洗后样品表面是否有腐蚀凹坑的痕迹,判定样品表面的光洁度。金属杂质去除量测试:对清洗前和清洗后的单晶硅籽晶试样采用X射线衍射仪(X-RayDiffraction,XRD)进行测试,检测金属杂质去除量(mg/g)。结果如表1所示。
[0044]表1 籽晶表面粗糙度测试
[0045]表1结果显示,实施例1-3预处理后的籽晶表面粗糙度均最小,小于对比例3-4,实施例1-3预处理后的籽晶的金属杂质去除量最高,均高于对比例3-4,表明采用本发明的方法预处理后其籽晶的表面清洁度更高,表面光洁度更好,金属杂质去除量更高。
[0046]实验例3:对实施例1-3和对比例3-4预处理后的单晶硅籽晶在实际拉制单晶硅时可引放的次数进行测试。其引放次数能够用于表示不同的清洗方法对单晶硅籽晶的使用寿命的影响。单晶硅籽晶在拉制单晶硅时若出现发黑发彩的现象,则不能继续用来引晶。结果如表2所示。
[0047]表2 籽晶平均可引放次数结果
[0048]表2结果显示,实施例1-3的籽晶,在拉制单晶硅棒平均可引放4.21-4.25次,而对比例3-4可拉制3.21-3.35次。表明采用本发明的方法相比对比例3-4的方法效果更好,可以提高籽晶的平均引放次数,提高了单晶硅籽晶的使用寿命,减少断晶,提高拉晶质量。
[0049]实验例4:采用实施例2与对比例1-5方法制得的单晶硅棒等径部前200 mm (单晶硅棒头部)范围进行表征与测试。采用傅立叶红外测试仪测量上述单晶硅棒头部的氧含量,结果如图2所示。
[0050]图2结果显示,采用实施例2方法制得的单晶硅棒头部的氧含量较对比例1-5低,表明本发明N型单晶硅棒的制备方法可以降低单晶硅棒头部含氧量,使其光电转换效率提高,提高单晶硅棒质量。
[0051]实验例5:取采用实施例3与对比例1-5方法制得的单晶硅棒等径部前200 mm (单晶硅棒头部)范围进行表征与测试,用sinton instrument少子寿命测试仪测量上述单晶硅棒头部的少数载流子寿命。结果如图3所示。
[0052]图3结果显示,采用实施例3方法制得的单晶硅棒头部的少子寿命较实施例1-5高,表明本发明N型单晶硅棒的制备方法可以提升单晶硅棒头部少数载流子寿命,提高单晶硅棒质量,从而增加拉棒数量,实现进一步降低生产成本。
[0053]实验例6:采用实施例1和对比例1-5的方法制备单晶硅棒,统计引晶断线率,结果如图4所示,实施例1的引晶断线率显著低于对比例1-5,表明采用本发明的制备方法制备单晶硅棒可有效降低引晶断线率,降低成本,提高合格率。
[0054]所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明的范围被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
说明书附图(4)
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“高电阻均匀性的N型单晶硅棒的制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
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