[发明专利]一种制备区熔硅单晶的铸造区熔气掺法

摘要

本发明涉及一种制备区熔硅单晶的铸造区熔气掺法，首先采用铸造法制备多晶硅，之后对多晶硅进行切方、滚磨、开槽和开圆锥机加工，以加工后的多晶硅棒作为区熔硅单晶原料，采用区熔气掺法进行拉晶，且在开始拉晶时通入定量的掺杂气后便停止通入掺杂气；若区熔单晶硅掺杂剂目标浓度为c0，则控制硅多晶的掺杂剂平均浓度为c0，k为掺杂剂偏析系数；由于多晶料棒的掺杂剂浓度较为均匀，且保持阶段无需进行气掺，则硅熔体浓度均匀性非常高，有效提高了区熔单晶径向电阻率的均匀性；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

一种制备区熔硅单晶的铸造区熔气掺法，其特征在于，采用铸造法制备多晶硅，之后对多晶硅进行切方、滚磨、开槽和开圆锥机加工，以加工后的多晶硅棒作为区熔硅单晶原料，采用区熔气掺法进行拉晶，且在开始拉晶时通入定量的掺杂气，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到1.6×1021atom/cm3范围之后即停止通入掺杂气；若区熔单晶硅掺杂剂目标浓度为c0则控制硅多晶的掺杂剂平均浓度值为c0，k为掺杂剂偏析系数；所述方法包括如下步骤： a)      采用铸造法制备多晶硅，然后对多晶硅进行切方、滚磨、开槽和开圆锥机加工；b)      以机加工后制得的多晶硅棒为原料，采用区熔气掺法进行拉晶，通过现有技术，控制多晶硅棒横截面掺杂剂浓度均为初始浓度c0；区熔拉晶时，从扩肩阶段开始通入定量掺杂气，通过现有气掺技术，在保持阶段使得硅熔体中掺杂剂的浓度值达到：c0/k，之后停止通入掺杂气；c)      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，结晶的硅单晶中掺杂剂浓度为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，使硅单晶的浓度也稳定在c0这一目标值；    根据上述步骤制备获得的区熔硅单晶轴向及径向电阻率均匀性达到RRV＜8%。