一种提高单晶硅棒利用率的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种提高单晶硅棒利用率的加工方 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。两种方法的单晶硅制造过程中，硅晶体都是在生长 室内生长，生长室内有加热和保温装置，生长室内以惰性气体氩气作为保护气体，两种方法 都包含了缩颈、放肩、等径和收尾过程。
[0003] 在半导体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。如果客户对于电阻率要求范围较窄，一炉单 晶拉到最后就会有部分电阻率脱档而不能够满足客户要求。
[0004] 一根单晶硅棒由放肩部分、等径部分和收尾部分组成，肩部和尾部在切割机上切 除作废料处理，等径部分在滚磨机床上进行滚圆加工成目标直径的晶锭。由于单晶生长的 异常，偶尔会出现等径部分单晶段直径偏小，滚圆加工无法达到目标直径，如加工成更小尺 寸的晶锭既需要很大的加工量又浪费原料，所以一般以废单晶入库作其他用途。
[0005] 这样一来，一根单晶硅棒会存在肩部、尾部和不合格部分（包括电阻率脱档和直 径不足）这三种材料浪费，其中肩部和尾部是每根单晶硅棒都有的。如今市场竞争日益激 烈，对生产成本的控制尤为关键，而且多晶原料又比较昂贵，因此，如何将这些废单晶重新 有效地利用起来以提高多晶原料的利用率是各单晶厂家非常注重的。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种将硅棒尾部、直径不足和电阻率脱档部分单 晶加工成能够满足客户要求的其他规格晶锭的加工方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种提高单晶硅棒利用率的加工方法；包括 如下的步骤：首先、切取单晶硅棒中多余的单晶；其次、将切取的单晶通过加工后形成合格 的圆形晶锭或者合格的方形晶锭。
[0008] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的改进：通过掏棒机进行圆 形晶锭的加工。
[0009] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述圆形晶 锭的加工步骤如下：首先、将所切取的单晶固定在掏棒机上，使单晶垂直于固定台；其次、 设定所要掏取的晶棒直径，选取对应尺寸的钻头，使钻头轴心与单晶轴心保持一致，并进行 钻取；最后、将钻取的晶棒在滚磨机床上进行滚圆加工，形成合格的圆形晶锭。
[0010] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述钻取步 骤中，钻取方向与单晶轴保持平行，根据不同晶棒尺寸设定钻取速率。
[0011] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：通过开方机 进行方形晶锭的加工。
[0012] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述方形晶 锭的加工步骤如下：首先、将所切取的单晶固定在开方机上，使单晶垂直于固定台；其次、 设定所要开方的晶锭尺寸以及方边晶向，将固定单晶进行对称开方；最后、再将开方后的晶 锭进行磨削加工，最终形成合格的方形晶锭。
[0013] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述开方步 骤中所切取的单晶切割对称中心与单晶轴心保持一致，切割方向与单晶轴保持平行。
[0014] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述多余的 单晶为单晶硅棒的锥形尾部单晶、直径不足或电阻率脱档部分的单晶；该锥形尾部单晶、直 径不足或电阻率脱档部分的单晶通过切割机切取，切面垂直于单晶晶向轴。
[0015] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：所述的单晶 硅棒直径为3英寸~12英寸，晶锭的直径为2英寸~8英寸。
[0016] 作为对本发明所述的提高单晶硅棒利用率的加工方法的进一步改进：钻头钻取速 率为 lmm/min ~7. 5mm/min〇
[0017] 本发明设计的方法，能够将一根单晶硅棒的不合格单晶重新有效地利用起来，只 要控制好掏棒过程，最终形成的圆形硅片可作为合格产品用于半导体领域，同样控制好开 方过程，最终形成的方形硅片可作为合格产品用于光伏领域。此方法不仅能够提高多晶原 料的利用率，降低生产成本，而且步骤简单，加工难度低，浪费小，易于控制。
【附图说明】
[0018] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0019] 图1为本发明的实施例1中的单晶硅棒尾部掏棒流程简图（图中标注包括尾部第 一部分I 1，尾部第二部分I 2和掏取的晶棒I 3);
[0020] 图2为本发明的实施例2中的单晶硅棒不合格部分掏棒流程简图（图中标注包括 单晶硅棒不合格部分II 4和掏取的晶棒II 5);
[0021] 图3为本发明的实施例3中的单晶硅棒尾部开方流程简图（图中标注包括尾部第 一部分III 6,尾部第二部分III 7,未滚圆的方形晶锭III 8和滚圆后的方形晶锭III 9)。
【具体实施方式】
[0022] 一种提高单晶硅棒利用率的加工方法，包括切断、掏棒或开方、滚圆等步骤。掏棒 时，要使钻头轴心与单晶轴心保持一致，钻取方向与单晶轴保持平行，开方时，要使切割对 称中心与单晶轴心保持一致，切割方向与单晶轴保持平行，保证所加工的晶棒的中心点和 晶向不会发生较大偏离，影响硅片的电阻率和晶向偏离等参数。掏棒钻头直径要求略微大 于所掏晶棒要求直径，保证加工晶锭直径满足的同时还要尽量减少磨削量。钻取速度要保 持在适宜的范围内，避免产生加工缺陷。
[0023] 在实际运用中，具体的实施步骤如下：
[0024] 实施例1、如图1所示的单晶硅棒尾部掏棒流程简图：
[0025] 1、在切割机上切取8英寸单晶硅棒的锥形尾部，使切面垂直于单晶晶向轴。根据 客户需求的硅片规格要求以及单晶利用最大化原则，设定所要掏取的晶棒直径为5英寸。 切除直径不足5英寸的多余尾巴I 1，使切面垂直于单晶晶向轴。
[0026] 3、将尾部余下部分I 2粘结固定在掏棒机上，使其垂直于固定台，面积小的一端 向上。选取掏5英寸晶棒所对应的钻头，钻头轴心与单晶轴心保持一致，钻取方向与单晶轴 保持平行，设定钻取速度为4mm/min，钻取晶棒I 3。
[0027] 5、将晶棒I 3在滚