CN103469292A

CN103469292A - 一种多晶硅片及其制备方法

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Publication number: CN103469292A
Application number: CN2013103890994A
Authority: CN
Inventors: 何亮; 胡动力; 刘海; 雷琦
Original assignee: LDK Solar Co Ltd
Current assignee: LDK Solar Co Ltd
Priority date: 2013-08-31
Filing date: 2013-08-31
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-08-31
Also published as: CN103469292B

Abstract

本发明公开了一种多晶硅片及其制备方法，首先，提供坩埚，将所述坩埚底部划分为一个或多个目标区域，所述目标区域由目标图案区域和非目标图案区域组成，将晶粒尺寸不同的两种籽晶分别铺设在所述目标图案区域和所述非目标图案区域，得到籽晶层；然后在所述籽晶层上填装硅料，加热使所述坩埚内硅料熔化形成硅熔体，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，长晶完成后在多晶硅片上得到和所述目标图案一致或相似的图案，使多晶硅片更加美观和更易识别。

Description

一种多晶硅片及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种多晶硅片及其制备方法。

背景技术

近年来，太阳能作为一种新兴的可再生绿色能源已经成为人们开发和研究的热点。伴随着太阳能电池业的快速发展，成本低且适于规模化生产的多晶硅片成为行业内最主要的光伏材料。

现有的多晶硅片，硅片表面外观晶粒的形貌是无顺序的、杂乱的，因此不同类型的多晶硅片和不同生产厂家的多晶硅片仅根据硅片的外观很难区分开来，虽然可以在硅片表面贴上标签进行区分，但是标签易脱落，使用不方便。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多晶硅片的制备方法，制备多晶硅片时在坩埚底部铺设晶粒尺寸不同的两种籽晶，得到籽晶层，然后在籽晶层上填装硅料，硅料熔化形成硅熔体在籽晶层基础上进行长晶，长晶完成后会在多晶硅片上得到和目标图案一致或相似的图案，具有增加硅片美观、易于硅片识别的作用。

一种多晶硅片的制备方法，包括以下步骤：

（1）提供坩埚，将所述坩埚底部划分为一个或多个目标区域，所述目标区域由目标图案区域和非目标图案区域组成，将晶粒尺寸不同的两种籽晶分别铺设在所述目标图案区域和所述非目标图案区域，得到籽晶层；

（2）在所述籽晶层上填装硅料，加热使所述坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制所述坩埚底部温度低于所述籽晶的熔点，使得所述籽晶层不被完全融化；

（3）当所述硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭；

（4）将所述多晶硅锭依次经过切片和清洗制备得到所述多晶硅片。

优选地，所述两种籽晶的晶粒尺寸差为≥5mm；

优选地，步骤（1）的具体操作为：

将晶粒尺寸为1mm～5mm的小籽晶铺设在所述目标图案区域，得到目标图案，再将晶粒尺寸为10mm～30mm的大籽晶铺设在所述非目标图案区域，得到所述籽晶层；或

将晶粒尺寸为10mm～30mm的大籽晶铺设在所述目标图案区域，得到目标图案，再将晶粒尺寸为1mm～5mm的小籽晶铺设在所述非目标图案区域，得到所述籽晶层；或

将一个单晶粒铺设在所述目标图案区域，得到目标图案，再将晶粒尺寸为1mm～5mm的小籽晶铺设在所述非目标图案区域，得到所述籽晶层；或

将晶粒尺寸为1mm～5mm的小籽晶铺设在所述目标图案区域，得到目标图案，再将一个单晶粒铺设在所述非目标图案区域，得到所述籽晶层。

优选地，所述单晶粒为从单晶主体上切割下来的连续的大尺寸单晶。

当将单晶粒铺设在所述目标图案区域，得到目标图案时，首先要切割单晶粒，使单晶粒和目标图案的形状和大小一致；

当将晶粒尺寸为1mm～5mm的小籽晶铺设在所述目标图案区域，得到目标图案，再将一个单晶粒铺设在所述非目标图案区域时，切割所述单晶粒，使所述单晶粒具有和目标图案大小和形状一致的镂空部分，所述单晶粒的镂空部分和目标图案重合，得到所述籽晶层。

优选地，所述籽晶层的厚度为1cm～5cm。

优选地，所述大籽晶和小籽晶为多晶或单晶。

优选地，将所述坩埚底部划分为多个阵列分布的目标区域。

优选地，所述目标图案为文字和图形中的至少一种。

所述目标图案可以为文字如“中”或“A”等，也可以为图形如“○”、“□”“☆”等。

优选地，当所述坩埚底部的目标区域数量大于一个时，各个所述目标区域中的所述目标图案可以相同或不同。例如在所述坩埚底部设置6个目标区域，6个目标区域中的6个目标图案可以完全相同（例如均为文字“中”），也可以部分相同（例如6个目标图案为3个文字“中”和三个图形“○”），或者6个目标图案全部不相同（例如6个目标图案分别为“中”、“A”、“○”、“□”、“1”和“L”）。

优选地，所述步骤（1）的方法为：提供具有镂空部分的模板，所述镂空部分和目标图案区域的大小和形状一致，将所述模板置于坩埚底部，将晶粒尺寸不同的两种籽晶中的一种铺设在模板的镂空部分，得到目标图案，取出模板，在所述非目标图案区域铺设所述两种晶粒尺寸不同的籽晶中的另外一种，得到所述籽晶层。

本发明在制备多晶硅片过程中由于采用不同晶粒尺寸的籽晶铺设在坩埚底部，在籽晶层上的硅料熔化形成硅熔体，所述硅熔体在所述籽晶上继承大、小籽晶或单晶粒的晶粒尺寸并进行垂直生长，从而在多晶硅片上形成不同晶粒密度的区域，在多晶硅片上显示出和所述目标图案一致或相似的图案。本发明可以根据不同的需求形成不同的图案，克服了现有多晶硅片外观杂乱无序和不易识别的缺点，提高了硅片的美感和易识别性。

本发明还提供了一种多晶硅片，所述多晶硅片由上述方法制备得到。

本发明多晶硅片上具有和所述目标图案一致或相似的图案，所述图案不会影响多晶硅片的质量和性能，还会增加硅片的外观美感，且有利于对多晶硅片的识别。

在多晶硅片上设置蕴含公司文化的文字或图形的时候，可以起到传播公司文化的作用。

实施本发明实施例，具有以下有益效果：

本发明多晶硅片外观具有和所述目标图案一致或相似的图案，不同于现有技术硅片杂乱无序的外观，提高了硅片的美感；

在同一种类或同一生产厂家的多晶硅片上设置所需的图案，可以明显区别于其他种类或其他厂家的多晶硅片，易于识别和防伪；在多晶硅片上设置蕴含公司文化的文字或图形的时候，可以起到传播公司文化的作用；

本发明创造性地在多晶硅片上形成和所述目标图案一致或相似的图案，且可以根据不同的需求设置不同的图案，方法简单实用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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的一些实施方式，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。

图1是本发明实施例1制备多晶硅片时铺设籽晶的过程图；

图2是本发明实施例1制备的多晶硅片的照片；

图3是本发明实施例3制备多晶硅片时铺设籽晶的过程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为25个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，将晶粒尺寸为1mm的小籽晶铺设在“LD”目标图案区域，得到目标图案“LD”，将晶粒尺寸为30mm的大籽晶铺设在非目标图案区域，得到厚度为1cm的籽晶层；

（2）在籽晶层上填装硅料，加热使坩埚内硅料熔化形成硅熔体，并控制坩埚底部温度低于籽晶的熔点，使得籽晶层不被完全融化；

（3）当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭；

（4）将多晶硅锭依次经过开方、切片和清洗制备得到多晶硅片。

图1是本发明实施例1制备多晶硅片时铺设籽晶的过程图，先将多个小籽晶（1表示）铺设在目标图案区域，得到“LD”的图案，然后非目标图案区域铺设多个大籽晶（2表示），得到籽晶层。

图2是本发明实施例1制备的多晶硅片的照片，从图2中可以看出，多晶硅片上显示出“LD”图案（虚线框表示），由于采用不同晶粒尺寸的籽晶铺设坩埚底部，在籽晶层上的硅料熔化形成硅熔体，硅熔体在籽晶上继承籽晶的晶粒尺寸进行生长，从而在多晶硅片上形成不同晶粒密度的区域，显示出“LD”图案。

实施例2

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为9个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，将晶粒尺寸为10mm的大籽晶铺设在“LD”目标图案区域，得到目标图案“LD”，将晶粒尺寸为5mm的小籽晶铺设在非目标图案区域，得到厚度为5cm的籽晶层；

实施例3

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为25个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，将晶粒尺寸为3mm的小籽晶铺设在“LD”目标图案区域，得到目标图案“LD”，然后取具有和“LD”图案大小和形状一致的镂空部分的单晶粒，将单晶粒铺设在非目标图案区域，单晶粒的镂空部分和“LD”图案重合，得到厚度为3cm的籽晶层；

图3是本发明实施例3制备多晶硅片时铺设籽晶的过程图，先将多个小籽晶（1表示）铺设在目标图案区域，得到“LD”目标图案，然后取具有和“LD”图案一致的镂空部分的一个单晶粒(3表示)，将单晶粒铺设在非目标图案区域，该单晶粒的镂空部分和“LD”图案重合，到籽晶层。

实施例4

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为25个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，然后提供具有25个阵列分布的镂空部分的模板，该镂空部分和目标图案区域的大小和形状一致，将该模板置于坩埚底部，将晶粒尺寸为1mm的小籽晶铺设在模板的镂空部分，得到目标图案“LD”，取出模板，在非目标图案区域铺设晶粒尺寸为10mm的大籽晶，得到厚度为1cm的籽晶层；

实施例5

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为9个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，然后提供具有9个阵列分布的镂空部分的模板，该镂空部分和目标图案区域的大小和形状一致，将该模板置于坩埚底部，将晶粒尺寸为30mm的大籽晶铺设在模板的镂空部分，得到目标图案“LD”，取出模板，在非目标图案区域铺设晶粒尺寸为5mm的小籽晶，得到厚度为3cm的籽晶层；

实施例6

一种多晶硅片的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）提供坩埚，将坩埚底部划分为9个阵列分布的目标区域，目标区域由“LD”目标图案区域和非目标图案区域组成，然后提供具有9个阵列分布的镂空部分的模板，该镂空部分和目标图案区域的大小和形状一致，将该模板置于坩埚底部，将晶粒尺寸为15mm的大籽晶铺设在模板的镂空部分，得到目标图案“LD”，取出模板，在非目标图案区域铺设晶粒尺寸为3mm的小籽晶，得到厚度为5cm的籽晶层；

（3）当硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在籽晶层或深入籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭；

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种多晶硅片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（3）当所述硅熔体与未熔化的籽晶层所形成的固液界面刚好处在所述籽晶层或深入所述籽晶层时，调节热场形成过冷状态，使得所述硅熔体在所述籽晶层基础上开始长晶，待全部硅熔体结晶完后，经退火冷却得到多晶硅锭；

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述两种籽晶的晶粒尺寸差为≥5mm。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）的具体操作为：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述大籽晶和小籽晶为多晶或单晶。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述单晶粒为从单晶主体上切割下来的连续的单晶。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述籽晶层的厚度为1cm～5cm。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述坩埚底部划分为多个阵列分布的目标区域。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述目标图案为文字和图形中的至少一种；当所述坩埚底部的目标区域数量大于一个时，各个所述目标区域中的所述目标图案相同或不同。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的方法为：提供具有镂空部分的模板，所述镂空部分和目标图案区域的大小和形状一致，将所述模板置于坩埚底部，将晶粒尺寸不同的两种籽晶中的一种铺设在所述模板的镂空部分，得到目标图案，取出所述模板，在所述非目标图案区域铺设所述两种晶粒尺寸不同的籽晶中的另外一种，得到所述籽晶层。

10.一种多晶硅片，其特征在于，所述多晶硅片为按照权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。