[發明專利]摻氮晶體硅及其制備方法

有效

• 申請號: 201010197799.X
• 申請日: 2010-06-03
• 公開（公告）號: CN101864593A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發明（設計）人: 王敬;翟志華
• 申請（專利權）人: 王敬;江西旭陽雷迪高科技股份有限公司
• 主分類號: C30B29/06
• 分類號: C30B29/06;C30B28/06;C30B11/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

1.一種摻氮多晶硅錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在石英坩堝中裝入多晶硅與粒徑為1～100nm的氮化硅納米粉的混合物并裝爐，將爐室抽真空并加熱至1420～1550℃，并在該溫度保溫直至所述混合物完全熔化，此后將爐內溫度以1～10℃/min的降溫速度逐漸降低至1350～1420℃，接著將所述爐室內溫度自然冷卻至室溫，然后取出硅錠粉碎為小塊狀，得到具有高氮含量的母合金硅塊；

(2)在石英坩堝中裝入所述母合金硅塊、多晶硅料以及電活性摻雜劑的混合料，將爐室抽真空，加熱至1420～1550℃，并在該溫度保溫直至所述混合料完全熔化，得到熔融硅料混合物；和

(3)使所述熔融硅料混合物凝固，得到多晶硅錠，

其中，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的加入量為使得在所述母合金硅塊中的氮濃度為2～200ppm的量，

步驟(2)中所述電活性摻雜劑為B、P、或Ga的任一種，其加入量為使得所形成的多晶硅錠中的電活性摻雜劑濃度為0.02～2ppm的量，所述母合金硅塊的加入量為使得在所述多晶硅錠中的氮濃度為0.002～1ppm的量。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的粒徑為1～20nm。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的粒徑為1～10nm。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的加入量為使得在所述母合金硅塊中含有的氮濃度為20～100ppm的量。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中通過改變爐內熱場并同時冷卻坩堝底部，從而使所述熔融硅料混合物定向凝固形成多晶硅錠。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中將所述熔融硅料混合物澆注并冷卻形成多晶硅錠。

7.一種摻氮多晶硅錠，由權利要求1所述的制備方法制備所得，其特征在于，在所述摻氮多晶硅錠中含有0.02～2ppm的電活性摻雜劑和0.002～1ppm的氮，其中，所述電活性摻雜劑為B、P、或Ga的任一種。

8.一種摻氮單晶硅錠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在石英坩堝中裝入多晶硅與粒徑為1～100nm的氮化硅納米粉的混合物并裝爐，將爐室抽真空并加熱至1420～1550℃，并在該溫度保溫直至所述混合物完全熔化，此后將爐內溫度以1～10℃/min的降溫速度逐漸降低至1350～1420℃，接著將所述爐室內溫度自然冷卻至室溫，然后取出硅錠粉碎為小塊狀，得到具有高氮含量的母合金硅塊；

(2)在石英坩堝中底層放入無位錯的單晶硅，在其上層裝入所述母合金硅塊、多晶硅料以及電活性摻雜劑的混合料，將爐室抽真空，調整爐內熱場并加熱直至混合料部的溫度為1420～1550℃，在該溫度保溫直至所述混合料完全熔化且所述單晶硅的上層靠近所述混合料的部分熔化而下層保持固態；和

(3)此后，通過改變爐內熱場并同時冷卻坩堝底部從而定向凝固法生長單晶，得到單晶硅錠，

其中，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的加入量為使得在所述母合金硅塊中的氮濃度為2～200ppm的量，

步驟(2)中所述電活性摻雜劑為B、P、或Ga的任一種，其加入量為使得所形成的單晶硅錠中的電活性摻雜劑濃度為0.02～2ppm的量，所述母合金硅塊的加入量為使得在所述單晶硅錠中的氮濃度為0.002～1ppm的量。

9.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的粒徑為1～20nm。

10.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的粒徑為1～10nm。

11.如權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述氮化硅納米粉的加入量以在所述母合金硅塊中含有的氮濃度為20～100ppm。

12.一種摻氮單晶硅錠，由權利要求9所述的制備方法制備所得，其特征在于，在所述摻氮單晶硅錠中含有0.02～2ppm的電活性摻雜劑和0.002～1ppm的氮，其中，所述電活性摻雜劑為B、P、或Ga的任一種。