[发明专利]一种直拉法制备高电阻硅单晶的方法

权利要求书

1.一种直拉法制备高电阻硅单晶的方法，首先利用直拉法制备出母合金样片，然后再利用该母合金样片继续用直拉法制备出高电阻硅单晶，其特征在于，具体操作如下：

在单晶炉的石英坩埚内加入纯硼和多晶硅，并安装晶向为<100>的籽晶，然后按照直拉法的工艺步骤依次进行抽空、检漏、化料、熔接、细颈、放肩、转肩、等径和收尾从而得到晶棒，将晶棒去头尾后，从头部开始切样片若干，样片经酸洗和退火后测量其电阻率，从而得到电阻率在0.015-0.020Ω/CM的若干母合金样片；

其中，纯硼的加入量按照以下公式进行计算：

M=(C_S头*W*A)/(K₀*d*N₀)

式中：M为掺杂元素重量，C_S头为晶体头部电阻率对应杂质浓度，W为总共的投料量，d为硅的密度，A为掺杂元素原子量，N₀为阿伏伽德罗常数，K₀为掺杂元素分凝系数；

从步骤1）中选取已知电阻的母合金样片，然后将其与多晶硅放入单晶炉的石英坩埚内，并安装晶向为<100>的籽晶，然后按照直拉法的工艺步骤依次进行抽空、检漏、化料、熔接、细颈、放肩、转肩、等径和收尾从而得到晶棒，将晶棒去头尾后，从头部开始切样片若干，样片通过酸洗、退火、喷砂处理后测量其电阻率，从而得到符合要求的高电阻硅单晶；

其中，母合金样片的加入量符合以下公式：

（w+M）*C_s头=K₀*M*C_m

式中：w为总的投料量，M为应掺母合金的重量，C_s头为单晶头部电阻率对应的杂质浓度，K₀为杂质的分凝系数，C_m为母合金的杂质浓度。

2.根据权利要求1所述的一种直拉法制备高电阻硅单晶的方法，其特征在于：所述步骤1）和步骤2）中抽空、检漏、化料、熔接的操作是指：将单晶炉抽空到极限真空0.01mbar以下，检漏，不超过漏气标准后开始加热化料，待坩埚中的熔体液面温度稳定在1420℃时，开始下降籽晶进行熔接。

3.根据权利要求1所述的一种直拉法制备高电阻硅单晶的方法，其特征在于：所述步骤1）中细颈、放肩、转肩、等径和收尾的操作是指：当籽晶熔接0.9-1.1hr时，开始提高上轴速度进行细颈生长，最终使细颈直径维持在2.5-3.5mm，长度生长到145-155mm，降低上轴拉速和加热器温度，进行放肩生长，待放肩直径生长至95-105mm时，开始提高上轴拉速进行转肩，待晶体直径达到100-110mm时开始进行等径生长；当单晶棒拉制至坩埚中余料为3kg时开始进行收尾，收尾长度为115-125mm。

4.根据权利要求1所述的一种直拉法制备高电阻硅单晶的方法，其特征在于：所述步骤2）中细颈、放肩、转肩、等径和收尾的操作是指：当籽晶熔接0.9-1.1hr时，开始提高上轴速度进行细颈生长，最终使细颈直径维持在2.5-3.5mm，长度生长到195-205mm，降低上轴拉速和加热器温度，进行放肩生长，待放肩直径生长至145-155mm时，开始提高上轴拉速进行转肩，待晶体直径达到150-160mm时开始进行等径生长，等径过程中上轴转速为15-20rpm，下轴转速为6-12rpm，当单晶棒拉制至坩埚中余料为4kg时开始进行收尾，收尾长度为175-185mm。