晶体硅的制备方法（一）

来源：发布时间：2012-05-02 10:31:01

索比光伏网讯:单晶硅材料是非常中药店晶体硅材料，根据生长方式的不同，可以分为区熔单晶硅和直拉单晶硅。区熔单晶硅主要应用于大功率器件方面，只占单晶硅市场很小的一部分，在国际市场上约占10%左右；而直拉单晶硅主要应用于微电子集成电路和太阳能电池方面，是单晶硅的主题。与区熔单晶硅相比，直拉单晶硅的制造成本相对较低，机械强度较高，易制备大直径单晶。所以，太阳能电池领域主要应用直拉单晶硅，而不是区熔单晶硅。

图1单晶炉

直拉单晶硅的制备工艺一般包括：

1、多晶硅的装料和熔化

2、种晶

3、缩颈

4、放肩

5、等径生长

6、收尾等

1、多晶硅的装料和熔化

首先将高纯多晶硅粉碎至适当的大小，并在硝酸和氢氟酸的混合酸液中清洗外表面，以去可能的金属杂质，然后放入高纯的石英坩埚中。在装料完成后，将坩埚放入单晶炉中，然后将单晶炉抽成一定真空，再冲入一定流量和压力的保护气，最后给炉体加热升温，加热温度超过硅材料的熔点，使其熔化。

2、种晶

多晶硅熔化后，保温一段时间，是熔硅的温度和流动达到稳定，然后进行晶体生长。在晶体生长时，首先将单晶籽晶固定在旋转的籽晶轴上，然后将籽晶缓慢下降，距液面数毫米处暂停片刻，使籽晶温度尽量接近熔硅温度，以减少可能的热冲击；接着将籽晶轻轻浸入熔硅，使头部首先少量溶解，然后和熔硅形成一个固液界面；随后，籽晶逐步上升，与籽晶相连并离开固液界面的硅温度降低，形成单晶硅，此阶段成为“种晶”。

3、缩颈

种晶完成后，籽晶将快速向上提升，晶体生长速度加快，新结晶的单晶硅的直径将比籽晶的直径小，可达3mm左右，其长度约为此时晶体直径的6-10倍，成为“缩颈”阶段。

4、放肩

在“缩颈”完成后，晶体硅的生长速度大大放慢，此时晶体硅的直径急速增大，从籽晶的直径增大到所需的直径，形成一个近108°的夹角，此阶段成为“放肩”。

5、等径生长

当放肩达到的预定晶体直径时，晶体生长速度加快，并保持几乎固定的速度，使晶体保持固定的直径生长。此阶段成为“等径”。

6、收尾

在晶体生长结束时，晶体硅的生长速度再次加快，同时升高硅熔体的温度，使得晶体硅的直径不断缩小，形成一个圆锥形，最终晶体硅离开液面，单晶硅生长完成，最后的这个阶段称为“收尾”。