[發明專利]一種P型中低阻硅芯載體的制作方法

無效

• 申請號: 201110037060.7
• 申請日: 2011-02-14
• 公開（公告）號: CN102162122A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 王體虎;施正榮
• 申請（專利權）人: 亞洲硅業（青海）有限公司
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00
• 代理公司: 西寧金語專利代理事務所 63101
• 代理人: 哈慶華

技術領域

本發明涉及一種P型中低阻硅芯載體的制作方法，尤其是一種用化學氣相沉積方法制備高純度多晶硅過程中，所需要的P型中低阻硅芯載體的制作方法。

背景技術

高純多晶硅的生產一般采用在還原爐內的化學氣相沉積方法，是將載體硅芯電阻性加熱到適合晶體生長的溫度（1100℃左右），通入適當的高純中間氣體（如三氯氫硅、氫氣，或硅烷），在載體表面不斷生長出新的高純晶體，從而獲得多晶硅產品。由于使用同質的硅芯可以避免其它導電材料載體對多晶硅污染和載體與多晶硅分離等問題，目前用于多晶硅還原爐內沉積的主要載體是Φ6mm～Φ15mm的硅芯，而高純硅芯在常溫下電阻率很高，可達到數千Ω·cm，此時若施加常規電源硅芯是不能導電的，更不會有電阻性加熱使硅芯表面達到1100℃左右高溫。為了解決上述問題，目前普遍采用兩種方案：①高壓擊穿后接常規電源；②采用外置式預加熱器預熱至600℃左右接常規電源。高壓擊穿的缺點是高壓電控系統和加熱啟動程序復雜，對電極絕緣材料的性能要求高，易發生電極放電現象；外置式預熱器預熱的缺點是需要額外增加設備和裝置，加熱啟動程序也比較復雜，在預加熱結束后需要打開預加熱器連接法蘭取出外置式預加熱器，會造成爐內空氣置換不完全以及容易出現安全事故。

較理想的硅芯加熱啟動方式為中壓直接導電加熱，利用對硅芯的摻雜以降低硅芯的電阻率（約10～100Ω·cm）即可以實現這樣的啟動方式，目前工業生產已經采用N型磷摻雜以達到降低硅芯電阻率的要求。而光伏電池大都使用P型導電類型，在由多晶硅原料拉制單晶硅錠或鑄造多晶硅錠并制成硅片的過程中必須進行額外的P型補償。如果直接采用P型硅芯沉積多晶硅，將會降低P/N型補償度，有助于提高多晶硅產品質量。另外由于N型磷摻雜采用原料硅棒表面刷涂摻雜劑，操作重現性差，硅芯的縱向電阻率分布不均勻，在高壓擊穿時有可能造成硅芯局部溫度過高而導致硅芯熔斷；而采用中子輻照將硅同位素轉變為磷進行N型磷摻雜，其周期長、成本高。P型硅芯屬于空穴導電，一般在其制備過程中摻入元素周期表中的ⅢA族元素以達到合適的導電類型和電阻率值。常用的硼元素摻雜可以有效降低硅芯電阻率，在傳統太陽能電池制作技術中也基本是采用摻硼硅片。但摻硼晶硅中的替位硼和晶硅中間隙態的氧原子在光照或載流子注入下會形成硼氧復合體，成為深能級復合中心，這會降低少數載流子的壽命和擴散長度，導致光伏電池的效率降低。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種P型中低阻硅芯載體的制作方法。

本發明的技術方案是：該方法的特點是包含以下步驟：

a.選取高純原料硅錠；

b.在原料硅錠端頭處鉆一柱形孔，清洗并干燥該孔；

c.將處理后的原料硅錠放置入區熔爐內并固定；

d.從冷藏箱內迅速取出適量高純金屬鎵放進原料硅錠端頭的柱形孔內，封口；

金屬鎵用量M_Ga的計算方法為：

M_Ga=?C_S*m_Ga*V_R?/?N_A*K_o

C_s(cm^-3)是硅中摻雜鎵元素的預期濃度，m_Ga為Ga的原子量，N_A為阿伏伽德羅常數，V_R(cm³)是區熔時的熔區體積，K₀為鎵的平衡分凝系數，K₀=0.008。

e.進行區熔拉制硅芯操作。

本發明具有如下的優點和效果：?1、由于鎵元素在硅中的分凝系數僅為0.008，將適量的高純鎵放置硅棒的端頭，利用鎵元素在硅中較小的分凝系數，微量鎵元素隨著熔區的移動可均勻進入固體硅芯中，并在整個硅芯長度上均勻分布，從而獲得電阻率均勻分布的P型中低阻硅芯。2、由于采用金屬鎵摻雜，從而避免硼元素的引入，可以降低或基本抑制晶硅光伏電池的光致衰減現象。3、解決了多晶硅化學氣相沉積用N型硅芯載體電阻率不均勻和額外補償的問題。

附圖說明

圖1為原料硅錠端頭鉆孔位置及放置鎵的方法示意圖。

具體實施方式

該方法包括以下步驟：