[发明专利]直拉硅单晶的镓元素掺杂方法及所用掺杂装置

权利要求书

1.利用镓元素掺杂装置进行的直拉硅单晶的镓元素的掺杂方法，其特征在于：该镓元素 掺杂装置包括由高纯石英制成的吊环(2)和环状固定套(3)，还包括由高纯单晶硅制成的空 心圆锥体(4)；环状固定套(3)与所述空心圆锥体(4)相连，吊环(2)的一端与环状固定 套(3)相连，吊环(2)的另一端与柄部(1)相连，在柄部(1)上设有与籽晶杆上的籽晶 夹头相配套的凹槽(11)；

掺杂方法包括以下步骤：

1)、在低于28℃的室温下，按照常规方式称取镓，并将镓放入镓元素掺杂装置的空心圆 锥体(4)的内腔中；

2)、将石英坩埚置于单晶炉的炉膛内，将多晶硅放入石英坩埚中，关上炉膛的炉盖，升 温至多晶硅融化成液态；

3)、打开单晶炉的副室的炉门，将步骤1)所得的镓元素掺杂装置放入副室内，使凹槽(11) 与籽晶夹头相固定；

4)、关闭副室的炉门，对副室进行抽真空处理，使真空度为≤40Torr；打开炉膛和副室 间的阀门，降下籽晶夹头，使空心圆锥体(4)的锥顶(41)降到多晶硅熔液的液面以下2～10mm； 与多晶硅熔液相接触的空心圆锥体(4)被熔化，空心圆锥体(4)变成漏斗，位于空心圆锥 体(4)内腔中的液态镓流入多晶硅熔液中；

5)、待空心圆锥体(4)内的液态镓流完后，降低多晶硅熔液温度，使多晶硅熔液的液面 处温度为1400-1409.5℃；然后缓慢提升籽晶夹头至副室内，此时空心圆锥体(4)的破损处 得到自然修复；

关上炉膛和副室间的阀门，打开副室的炉门，取出镓元素掺杂装置，将籽晶与籽晶夹头 相固定；

6)、关上副室的炉门，对副室进行抽真空处理，使真空度为≤40Torr；打开炉膛和副室间 的阀门，下降籽晶，从而进行常规的拉晶。

2.根据权利要求1所述的利用镓元素掺杂装置进行的直拉硅单晶的镓元素的掺杂方法， 其特征是：所述空心圆锥体(4)从锥顶(41)至距离锥顶(41)30mm高度处的壁厚为1～2mm， 其余部分的壁厚为2～15mm；锥度为30～60度。

3.根据权利要求2所述的利用镓元素掺杂装置进行的直拉硅单晶的镓元素的掺杂方法， 其特征是：在空心圆锥体(4)的外表面设置环形凹槽，环状固定套(3)卡在上述环形凹槽 内。

4.根据权利要求1、2或3所述的利用镓元素掺杂装置进行的直拉硅单晶的镓元素的掺 杂方法，其特征是：所述步骤2)中升温至1420～1430℃，从而使多晶硅融化成液态。