[发明专利]提高单晶硅晶棒中氧含量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高单晶硅晶棒中氧含量的方法及装置。

背景技术

硅单晶晶棒的质量是否合格的一个重要衡量指标是晶棒中的氧含量及氧浓度分布。现有技术中，单晶硅晶棒的拉制过程中，为控制单晶头尾电阻率，提高单晶良率，掺杂具有挥发性的As、Sb掺质长晶热场将往封闭式热场方向发展。而封闭式的热场设计，使得晶棒中的氧含量降低。氧含量降低的一个原因是，在长晶的过程中，晶棒中的绝大部分氧是通过石英坩埚的分解所提供，熔融的硅与石英坩埚接触而使石英坩埚受热产生部分分解。随着晶棒的不断长长，石英坩埚中的硅熔汤逐步减少。硅熔汤减少后，与石英坩埚的接触面积减小，石英坩埚分解的越来越少，因此造成晶棒尾部氧含量偏低。严重时，尾部氧含量甚至无法满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种提高单晶硅晶棒中氧含量的方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

提高单晶硅晶棒中氧含量的方法，多晶硅熔融后拉制成单晶硅晶棒，其特征在于，将多晶硅于石英坩埚内熔融，所述石英坩埚内设置有石英环。

优选地是，所述石英环设置于石英坩埚底部。

本发明的第二个目的是提供一种提高单晶硅晶棒中氧含量的装置。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

提高单晶硅晶棒中氧含量的装置，其特征在于，包括石英坩埚和石英环，所述石英环设置于石英坩埚内。

优选地是，所述的石英环设置于石英坩埚底部。

本发明中的方法及装置尤其适合用于重掺As、Sb单晶硅晶棒的拉制。

本发明中，通过在石英坩埚中放置石英环，增大了硅熔汤与石英的接触面积，可确保有足够的石英分解为晶棒提供氧。即使硅熔汤减少，仍能确保晶棒尾部有足够的氧供应，提高了单晶硅晶棒的良率。使用本发明中的方法和装置，既可以提高晶棒中氧含量的平均值，也可以提高晶棒尾部的氧含量。而且本发明中采用石英环，可避免石英环与硅熔汤接触面积过大而漂浮于表面，确保生产的顺利进行。

附图说明

图1为本发明中的提高单晶硅晶棒中氧含量的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

如图1所示，提高单晶硅晶棒中氧含量的装置，包括石英坩埚1和石英环2。石英环2设置于石英坩埚1内的底部。

使用时，将多晶硅原料于石英坩埚1内熔融，利用晶棒拉制工艺拉制为要求直径的晶棒。熔融工艺及晶棒拉制工艺均为现有技术，在此不再赘述。

未使用石英环时，拉制的4寸晶棒尾部氧含量为10ppm左右。增加石英环后，拉制4寸重掺Sb单晶硅晶棒，生产工艺参数及性能测试数据分别如表1和表2所示。从表1和表2可以看出，设置石英环后能够起到增加单晶氧含量的效果。石英环的使用，对单晶晶棒其他性能参数无明显影响。石英环的使用不影响单晶B含量数据。未设置石英环和设置石英环后的其他拉晶工艺参数均相同。

使用本发明中的装置生产的重掺Sb单晶晶棒的性能参数如下：

电阻率、电阻率径向梯度、硼含量的范围，左侧数据为晶棒头部数据，右侧数据为晶棒尾部数据。其中的氧含量，22.3为头部氧含量，12.7为尾部氧含量。

批量试验证明，采用未放置石英环的石英坩埚生产的重掺Sb单晶晶棒，其尾部氧含量平均值为10.6ppm。在相同热场条件下，使用本发明中的装置生产的重掺Sb单晶晶棒尾部氧含量平均值为15.4ppm。

本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。