[发明专利]一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法

说明书

本发明公开的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法，包括步骤：先按一定比例在硅原料中添加纯铝颗粒，然后将硅原料及纯铝颗粒装入单晶炉内的石英坩埚中，将单晶炉密封通入保护气体后，通过加热器将硅原料及纯铝颗粒熔化，最后经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉工序后，得到N型单晶硅棒。本发明的一种改良N型单晶硅特性的掺杂方法解决了现有的单晶硅棒由于在生长过程中电阻分布不合理导致其尾部电阻不良率较高的问题。本发明的一种改良N型单晶硅特性的掺杂方法在硅原料中添加纯铝颗粒，高温熔化并分布在硅溶液中，随单晶硅棒的生长根据分凝原理在单晶硅棒中分布，从而达到改善N型单晶硅棒尾部电阻率分布和抑制缺陷产生的目的。

技术领域

本发明属于单晶硅生长技术领域，具体涉及一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法。

背景技术

N型单晶硅棒，头尾电阻率之比理论上6倍即可保证尾部电阻不超出下限范围，但实际生产中，因头部电阻率的命中率难以达到100％，从而导致了尾部电阻率的不良，目前以目标电阻率/下限电阻率＝6的产品举例，尾部电阻不良率约为3％，这就需要从源头上在单晶硅生长过程中对工艺进行改良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法，解决了现有的单晶硅棒由于在生长过程中电阻分布不合理导致其尾部电阻不良率较高的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法，包括如下步骤：先按一定比例在硅原料中添加纯铝颗粒，然后将硅原料及纯铝颗粒装入单晶炉内的石英坩埚中，将单晶炉密封通入保护气体后，通过加热器将硅原料及纯铝颗粒熔化，最后经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉工序后，得到N型单晶硅棒。

本发明的特点还在于，

纯铝颗粒与硅原料按照0.01-0.05g/100kg的比例添加到硅原料中。

本发明的有益效果是：本发明的一种改良N型单晶硅特性的掺杂方法解决了现有的单晶硅棒由于在生长过程中电阻分布不合理导致其尾部电阻不良率较高的问题。本发明的一种改良N型单晶硅特性的掺杂方法在硅原料中添加一定比例的纯铝颗粒，高温熔化并分布在硅溶液中，随单晶硅棒的生长根据分凝原理在单晶硅棒中按分凝原理分布，从而达到改善N型单晶硅棒尾部电阻率分布和抑制缺陷产生的目的。

附图说明

图1是采用本发明的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法生产的单晶硅棒与常规方法生产的单晶硅棒的头尾电阻率分布对比图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法，包括如下步骤：先按一定比例在硅原料中添加纯铝颗粒，然后将硅原料及纯铝颗粒装入单晶炉内的石英坩埚中，将单晶炉密封通入保护气体后，通过加热器将硅原料及纯铝颗粒熔化，最后经过引晶、放肩、转肩、等径、收尾、停炉工序后，得到N型单晶硅棒。

优选的，纯铝颗粒与硅原料按照0.01-0.05g/100kg的比例添加到硅原料中。事例性的，可以按每100kg硅原料中加入0.01g、0.03g或者0.05g纯铝颗粒的比例进行添加。

N型单晶硅棒尾部电阻率大幅降低的原因是掺杂剂磷元素的分凝系数较小，导致了单晶硅棒尾部生长过程中，石英埚内的剩料磷浓度较高。本发明在硅熔液中掺入微量的铝，铝元素随单晶硅棒的生长根据分凝原理在单晶硅棒中分布，可以一定程度上阻止磷元素在晶体生长过程中进入硅单晶体，从而改善电阻率分布，使尾部电阻率抬高，避免了尾部电阻率不良；同时铝原子可以填补硅晶体结构中的微观点缺陷，抑制缺陷的产生。

本发明的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法在不影响硅晶体其他品质的基础上，改善了电阻率均匀性，并抑制了微观点缺陷的产生，使得N型单晶硅棒尾部电阻率不良得到了明显改善，采用本发明的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法生产的单晶硅棒与常规方法生产的单晶硅棒的头尾电阻率分布对比图如图1所示，可以看出，掺杂了铝元素后单晶硅棒的尾部电阻率提高明显，试验表明：采用本发明的一种改良N型单晶硅棒特性的掺杂方法生产的单晶硅棒，其因电阻率不良造成的回收比例从之前的3％降低至2％，而且掺杂后对晶体品质无其他影响。