一种有效提高区熔硅单晶径向电阻率均匀性的直拉区熔气掺法

摘要

本发明涉及一种有效提高区熔硅单晶径向电阻率均匀性的直拉区熔气掺法，在硅多晶棒的生产时，采用双石英坩埚法、降压直拉法获得轴向电阻率一致的硅多晶，之后将硅多晶进行机加工并退火后置于区熔炉内，通过区熔法进行单晶拉制，若区熔单晶硅掺杂剂目标浓度为c0，则控制硅多晶的尾部掺杂剂浓度为c0，k为掺杂剂偏析系数；由于本发明的多晶料棒的掺杂剂浓度均匀一致，且保持阶段无需进行气掺，则硅熔体浓度均匀性非常高，综上所述，本发明相比与NTD法，成本较低，且生产周期较短；与区熔气掺法和直拉区熔法相比，径向电阻率均匀性得到了有效提高。

主权项

一种有效提高区熔硅单晶径向电阻率均匀性的直拉区熔气掺法，其特征在于，在硅多晶棒的生产时，采用双石英坩埚法、降压直拉法获得轴向和径向电阻率一致的硅多晶，之后将硅多晶进行机加工并退火后置于区熔炉内，通过区熔法进行单晶拉制，若区熔单晶硅掺杂剂目标浓度为c0，则控制硅多晶的尾部掺杂剂浓度为c0，k为掺杂剂偏析系数；所述方法包括如下步骤： 1)      采用双石英坩埚直拉法拉制多晶硅棒，使多晶硅整棒浓度均为c0，将多晶硅棒进行滚磨、开槽和削减机加工； 2)      采用机加工后的多晶硅作为原料，采用区熔法进行拉晶，区熔拉晶时，从在扩肩阶段，通入定量掺杂气，掺杂气可以是磷烷或硼烷；掺杂气为磷烷时，硅熔体中掺杂剂浓度达到值c0/k=1.7×1014 atom/cm3至6.5×1021atom/cm3范围之后即停止通入掺杂气；掺杂气为硼烷时，硅熔体中掺杂剂浓度达到值c0/k=7.6×1013至1.6×1021atom/cm3范围之后即停止通入掺杂气； 3)      保持阶段，假设结晶体积为V0，则流入的新熔体体积为V0，硅熔体体积恒定不变；由于结晶的单晶浓度为c0，则硅熔体掺杂剂减少量为c0*V0，而新增加的掺杂剂为c0*V0，掺杂剂总量不变，最终硅熔体掺杂剂浓度维持在c0/k，硅单晶的浓度也稳定在c0目标值；根据上述步骤制备获得的区熔硅单晶径向电阻率均匀性达到＜7%。