[發(fā)明專利]一種單晶硅制備方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110354816.4
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112795979B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 歐子楊;尚偉澤;張昕宇;白梟龍
• 申請（專利權）人: 浙江晶科能源有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B15/04;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 北京匯思誠業(yè)知識產(chǎn)權代理有限公司 11444
• 代理人: 錢嫻靜

1.一種單晶硅制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將摻雜劑、多晶硅原料以及重摻雜硅原料放入坩堝中，其中，所述重摻雜硅原料平鋪設于所述坩堝的底部，所述摻雜劑與所述多晶硅原料混合并鋪設于所述重摻雜硅原料上；

將所述坩堝置于單晶爐內，對所述單晶爐進行抽真空操作后通入保護氣體，并在保護氣體作用下熔化所述多晶硅原料及所述摻雜劑，得到硅熔體，其中，在熔料過程中，所述摻雜劑進入所述硅熔體中以實現(xiàn)初步摻雜，且控制所述坩堝底部的所述重摻雜硅原料不熔化；

當所述硅熔體溫度穩(wěn)定后，將晶種浸入所述硅熔體中，之后依次進行引晶，放肩，等徑生長階段，其中，在等徑生長過程中，由上往下熔化至少部分所述重摻雜硅原料，使得所述重摻雜硅原料中的摻雜元素進入所述硅熔體中以實現(xiàn)再次摻雜；

等徑生長完成后，進行收尾階段，使得晶體的直徑逐步縮小直至與所述硅熔體分離，待所述晶體冷卻至室溫后取出以獲得單晶硅。

2.根據(jù)權利要求1所述的單晶硅制備方法，其特征在于，在熔料過程中，控制所述坩堝的側部加熱器位于所述坩堝底部的所述重摻雜硅原料的上方，且所述側部加熱器的輻射范圍覆蓋至少部分所述多晶硅原料及所述摻雜劑。

3.根據(jù)權利要求1所述的單晶硅制備方法，其特征在于，在等徑生長過程中，控制所述坩堝的側部加熱器的輻射范圍覆蓋至少部分所述重摻雜原料，利用所述坩堝的底部加熱器與所述側部加熱器由上往下熔化至少部分所述重摻雜硅原料。

4.根據(jù)權利要求1所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述多晶硅原料與所述重摻雜硅原料的重量比為1：（0.9~1.2）。

5.根據(jù)權利要求4所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述在等徑生長過程中，由上往下熔化至少部分所述重摻雜硅原料，具體包括：

控制硅熔體結晶速率等于所述重摻雜硅原料的熔化速率，使得所述硅熔體液面保持不變。

6.根據(jù)權利要求4所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述重摻雜硅原料中的摻雜元素的濃度為2×10¹⁸~7×10¹⁸ atoms/cm³。

7.根據(jù)權利要求1所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述多晶硅原料與所述重摻雜硅原料的重量比為50：（2.5~3.5）。

8.根據(jù)權利要求7所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述在等徑生長過程中，由上往下熔化至少部分所述重摻雜硅原料，具體包括：

控制所述重摻雜硅原料的熔化速率小于所述硅熔體結晶速率，所述硅熔體結晶速率為4kg/h~8kg/h。

9.根據(jù)權利要求7所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述重摻雜硅原料中的摻雜元素的濃度為4×10¹⁸~7×10¹⁹atoms/cm³。

10.根據(jù)權利要求2所述的單晶硅制備方法，其特征在于，在熔料過程中，所述摻雜劑進入所述硅熔體中以實現(xiàn)初步摻雜，且控制所述坩堝底部的所述重摻雜硅原料不熔化，具體包括：

控制所述坩堝的坩堝軸內的進出水管道呈打開狀態(tài)，所述進出水管道內設有常溫水。

11.根據(jù)權利要求5或8所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述在等徑生長過程中，由上往下熔化至少部分所述重摻雜硅原料，具體包括：

控制所述坩堝的坩堝軸內的進出水管道呈打開狀態(tài)，所述進出水管道內設有常溫水。

12.根據(jù)權利要求2或3所述的單晶硅制備方法，其特征在于，所述坩堝的高度為600mm~900mm，所述側部加熱器的輻射范圍為200mm~400mm。