[發明專利]低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置及方法

在審

• 申請號: 202110958466.2
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113668048A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 伊冉;王黎光;張興茂;閆龍;李小紅
• 申請（專利權）人: 寧夏中欣晶圓半導體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/06
• 代理公司: 寧夏三源鑫知識產權代理事務所(普通合伙) 64105
• 代理人: 孫彥虎

本發明提供一種低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置及方法，屬于硅單晶生產技術領域。該生產裝置包括由石英材質制成的摻雜舟，所述摻雜舟包括紅磷升華室及鍺熔融室，以同時向硅熔液中摻雜磷及鍺；所述紅磷升華室的頂部開設若干紅磷揮發孔，所述鍺熔融室的底部開設若干鍺滲漏微孔。摻雜紅磷時，同時向硅熔液中摻雜單質鍺，鍺摻雜量為紅磷摻雜量的1/14～3/14。實踐表明，摻雜鍺后，不僅不影響重摻磷硅單晶的性能，且能夠有效提高低電阻率重摻磷硅單晶的整棒率，提高產品合格率，減少浪費。尤其地，生產電阻率為0.001Ω.cm以下的重摻磷硅單晶時，整棒率由不足10%提高至25%。

技術領域

本發明屬于硅單晶生產技術領域，具體涉及一種低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置及方法。

背景技術

磷是重摻N型硅單晶主要選擇的摻雜劑，其具有易揮發、易燃易爆、分凝系數高等特性。通常地，在硅料熔融后，采用氣相摻雜的方式進行磷摻雜。

然而，隨著技術的不斷發展，要求N型硅單晶的具有0.0015Ω.cm以下甚至是0.001Ω.cm以下的極低電阻率。實踐表明，隨著磷摻雜量的提高，磷摻雜硅單晶的電阻率降低，但同時，隨著磷摻雜量的提高，磷摻雜硅單晶的整棒率(單次拉制成完整晶棒的概率)不斷下降，尤其地，當生產電阻率0.001Ω.cm以下的重摻磷硅單晶時，整棒率不足10％。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置及方法，以解決現有技術中存在的低電阻率重摻磷硅單晶生產過程中，整棒率較低的技術問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置，包括由石英材質制成的摻雜舟，所述摻雜舟包括紅磷升華室及鍺熔融室，以同時向硅熔液中摻雜磷及鍺；所述紅磷升華室的頂部開設若干紅磷揮發孔，所述鍺熔融室的底部開設若干鍺滲漏微孔。

優選地，所述鍺滲漏微孔的孔徑≤1mm。

優選地，所述鍺熔融室設置于所述紅磷升華室的下方，且通過隔板隔離。

優選地，所述鍺熔融室的底部設置有鍺熔液導流斜坡。

優選地，所述紅磷升華室的上端設置有用于掛接在單晶爐籽晶重錘上的掛鉤。

一種低電阻率重摻磷硅單晶生產方法，向硅熔液中摻雜單質鍺，其中，單質鍺的摻雜量為紅磷的1/14～3/14。

優選地，所述低電阻率重摻磷硅單晶生產方法應用如上所述的低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置，其中，紅磷被放置于所述紅磷升華室中，氣化后摻雜進入硅熔液中；單質鍺被放置于所述鍺熔融室內，熔融后，由所述鍺滲漏微孔流入硅熔液中。

優選地，所述低電阻率重摻磷硅單晶生產方法用于采用24吋熱場，拉制8吋重摻磷硅單晶晶棒，其中，硅投料量為240kg，紅磷投料量為700g～1000g，單質鍺投料量為50g～150g。

由上述技術方案可知，本發明提供了一種低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置及方法，其有益效果是：摻雜紅磷時，同時向硅熔液中摻雜單質鍺，鍺摻雜量為紅磷摻雜量的1/14～3/14。實踐表明，摻雜鍺后，不僅不影響重摻磷硅單晶的性能，且能夠有效提高低電阻率重摻磷硅單晶的整棒率，提高產品合格率，減少浪費。尤其地，生產電阻率為0.001Ω.cm以下的重摻磷硅單晶時，整棒率由不足10％提高至25％。

附圖說明

圖1是低電阻率重摻磷硅單晶生產裝置的結構示意圖。

圖中：摻雜舟10、紅磷升華室100、紅磷揮發孔110、掛鉤120、鍺熔融室200、鍺滲漏微孔210、鍺熔液導流斜坡220、隔板300。

具體實施方式

以下結合本發明的附圖，對本發明實施例的技術方案以及技術效果做進一步的詳細闡述。