[發明專利]一種可改善硅單晶縱向電阻率石英坩堝及拉晶方法

在審

• 申請號: 202110983886.6
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN115726026A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 賈國華;王凱;郭謙;張文霞;王福如
• 申請（專利權）人: 內蒙古中環協鑫光伏材料有限公司
• 主分類號: C30B15/10
• 分類號: C30B15/10;C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 天津諾德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12213
• 代理人: 欒志超

一種可改善硅單晶縱向電阻率石英坩堝，在石英坩堝內配設有隔離件；所述隔離件使熔硅液沿所述石英坩堝軸向分為含有摻雜劑的熔硅液層和未含有摻雜劑的熔硅液層，并能夠使所述未含有摻雜劑的熔硅液層中的熔硅液隨硅單晶生長逐步流入至所述含有摻雜劑的熔硅液層內，以稀釋所述含有摻雜劑的熔硅液層中的摻雜劑的濃度，以保持所述硅單晶生長過程中其縱向電阻率的均勻性。本發明還提出一種可改善硅單晶縱向電阻率的拉晶方法。本發明可使在晶體生長過程中所用熔硅液中的摻雜劑的濃度保持穩定，以使拉制好的硅單晶中的摻雜劑在其縱向上的含量分布均勻，從而使硅單晶圓棒的縱向電阻率差值縮小，以提高產品成品率。

技術領域

本發明屬于直拉單晶制造技術領域，尤其是涉及一種可改善硅單晶縱向電阻率的石英坩堝及拉晶方法。

背景技術

現有單晶拉制過程中，為拉制一定型號和電阻率的硅單晶，需要選取與N型單晶和P型單晶相匹配的族元素進行摻雜，如拉制N型硅單晶，需要選用五族元素的磷、砷、銻作為摻雜劑；拉制P型硅單晶，需要選用三族元素的硼、鋁、鎵作為摻雜劑。但由于這些摻雜劑在固相中的溶解度小于其在液相中的溶解度，使得摻雜劑進入硅單晶中的數量小于滯留于熔硅液中的數量，隨著，進而伴隨石英坩堝內熔硅液的體積不斷減少，滯留于熔硅液中的摻雜劑的濃度不斷變大，也即是置于熔硅液中的金屬雜質的濃度不斷增加，金屬的含量與硅單晶的電阻率成反比，隨著硅單晶拉制的長度逐步變大，導致硅單晶尾部的金屬含量較其頭部含量增加，致使硅單晶的軸向電阻率由頭部至尾部逐步減小，從而使其少子壽命不斷下降。

中國公開專利CN102168302A一種用于生產直拉硅單晶的雙石英坩堝裝置及方法以及CN102260900A提高單晶硅縱向電阻率一致性的裝置及其處理工藝，都提出一種內外兩層結構的石英坩堝，因這類結構的內層石英坩堝的高度與導流筒下端面幾乎平齊，使得這種結構的石英坩堝容易阻礙惰性氣體流的流通，不能完全將揮發出的金屬雜質帶出石英坩堝，更易使揮發出的金屬雜質匯聚在內層石英坩堝內，導致硅棒的電阻率的頭尾差異加大，更不利于縱向電阻率的提高。

如何設計一種石英坩堝使生長所用的熔硅液中的摻雜劑的濃度保持不變，以使拉制過程中摻雜劑在硅單晶縱向含量保持穩定，從而使硅單晶的縱向電阻率保持均勻是本案發明的重點。

發明內容

本發明提供一種可改善硅單晶縱向電阻率石英坩堝及拉晶方法，尤解決了現有拉晶制程中由于摻雜劑在熔硅液中的濃度不斷增加導致硅單晶縱向電阻率逐步減小的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種可改善硅單晶縱向電阻率石英坩堝，在石英坩堝內配設有隔離件；

所述隔離件使熔硅液沿所述石英坩堝軸向分為含有摻雜劑的熔硅液層和未含有摻雜劑的熔硅液層，并能夠使所述未含有摻雜劑的熔硅液層中的熔硅液隨硅單晶生長逐步流入至所述含有摻雜劑的熔硅液層內，以稀釋所述含有摻雜劑的熔硅液層中的摻雜劑的濃度，以保持所述硅單晶生長過程中其縱向電阻率的均勻性。

進一步的，所述隔離件為板型結構，垂直于所述石英坩堝軸線且與所述石英坩堝內壁相適配。

進一步的，所述隔離件上設有若干通孔用于連通所述含有摻雜劑的熔硅液層和所述未含有摻雜劑的熔硅液層；

至少有一組所述通孔被設于所述隔離件中心位置處；或者

置于其它位置處的所有所述通孔被設置于靠近所述石英坩堝外壁面一側設置。

進一步的，所述隔離件被懸空固設于所述石英坩堝上方的導流筒上，在所述石英坩堝內的多晶硅原料化料后再進入所述石英坩堝內進行分層；

所述隔離件通過若干連桿與所述導流筒連接設置；

所述連桿靠近所述隔離件外壁緣一側設置，并位于所述通孔外側。

進一步的，所述隔離件固設于所述石英坩堝內側，并與所述石英坩堝內壁一體連接設置；