[發明專利]一種三元摻雜半導體及其制備工藝

在審

• 申請號: 202011609370.7
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112853475A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 劉杰;馬自成;張軍
• 申請（專利權）人: 四川永祥硅材料有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王洋

本發明提供了一種三元摻雜半導體制備工藝，包括：硅原料、摻雜劑和籽晶混合，清洗，烘干，在真空條件下，熔融、引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾得到；所述摻雜劑包括B、P和Ga；所述摻雜劑的添加量按照如下計算：硼：(硅原料投量重量的75％*頭部電阻率原子濃度)/(B原子濃度*B的分凝系數)；磷：(硅原料投量重量的45％*頭部電阻率原子濃度)/(P原子濃度*P的分凝系數)；鎵：(硅原料投量重量30％*頭部電阻率原子濃度*Ga的原子質量)/(阿伏伽德羅常數*硅的比重*Ga的分凝系數。本發明B、P和Ga元素按照上述特定配比摻雜，可以有效減低硅片硼氧濃度，可以解決光衰高的技術問題，同時提高轉換效率。

技術領域

本發明涉及半導體制備技術領域，尤其是涉及一種三元摻雜半導體及其制備工藝。

背景技術

Si中摻雜B形成半導體，但生產過程中，B在高溫環境下易氧化生成B-O復合體；加入Ga能有效抑制B-O復合體的形成，但是由于Ga在硅中的分凝系數非常小，僅為0.008，而B在硅中的分凝系數為0.8，如果采用摻B直拉法生長的熱系統及工藝來生長摻Ga硅單晶，則晶體頭部和尾部電阻率相差很大，只有30％左右的硅單晶滿足太陽能電池的要求。

因此，提供一種摻雜半導體解決Si中摻雜B形成半導體過程中導致的光衰高的問題是非常必要的。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種三元摻雜半導體的制備工藝，本發明制備的三元摻雜半導體能夠降低光衰，提高轉換效率。

本發明提供了一種三元摻雜半導體制備工藝，包括：

硅原料、摻雜劑和籽晶混合，清洗，烘干，在真空條件下，熔融、引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾得到；

所述摻雜劑包括B、P和Ga；

所述摻雜劑的添加量按照如下計算：

硼：(硅原料投量重量的75％*頭部電阻率原子濃度)/(B原子濃度*B的分凝系數)；

磷：(硅原料投量重量的45％*頭部電阻率原子濃度)/(P原子濃度*P的分凝系數)；

鎵：(硅原料投量重量30％*頭部電阻率原子濃度*Ga的原子質量)/(阿伏伽德羅常數*硅的比重*Ga的分凝系數。

優選的，所述頭部電阻率原子濃度是通過最終三元摻雜半導體的頭部電阻設定值計算得到；

B原子濃度1.0e15：根據摻雜劑頭部電阻計算得到；

P原子濃度1.0e14：根據摻雜劑頭部電阻計算得到。

優選的，所述B的分凝系數為0.63；P的分凝系數為0.35；Ga的分凝系數0.008。

優選的，所述烘干溫度為60-350度烘干時間為5-30分鐘。

所述真空條件為采用氬氣抽真空；所述真空度為30～40torr。

優選的，所述熔融為加熱旋轉熔融；加熱器的功率為30～100KW；旋轉的轉速為0.5-15；所述熔融的溫度為1410度熔融的時間為4-10小時。

優選的，所述引晶的參數具體為：引晶總長度為180mm以上；細徑直徑在4.5～6mm。

優選的，所述放肩的溫度為1410-1420度；轉速為2-15轉；

所述轉肩啟動直徑為0-400mm(可任意調整)。

優選的，所述等徑的參數具體為：

回熔分步下降晶棒，每次8～10mm；充氬氣為500Torr；晶體提成速度為270mm/h提升20min；320mm/h提升40min，保壓10min；