[发明专利]晶硅及其晶体生长工艺

说明书

本发明涉及一种晶硅及其晶体生长工艺。其中，晶硅的晶体生长工艺包括如下步骤：在单位时间内，根据熔体中掺杂元素的分凝系数K，控制加料重量和长晶重量的加料比率，使其为K的线性函数。上述晶硅的晶体生长工艺，能够使溶液中减少的杂质总量与进入晶体的杂质总量相等，从而得到电阻率分布均匀的晶硅材料。此外，还涉及一种采用上述晶体生长工艺制备得到的晶硅。

技术领域

本发明涉及晶硅生长领域，特别是涉及一种晶硅及其晶体生长工艺。

背景技术

晶硅生长过程中，会添加掺杂元素使其生长成想要的导电类型和电阻率，导电类型分为N型和P型，P型的掺杂剂为Ⅲ族元素，包含硼、铝、镓、铟、铊。N型的掺杂剂为Ⅴ族元素，包含磷、砷、锑、铋。此外，为了使得硅片有一些其他特性，比如机械强度，也会添加锗、氮等元素。

然而，在晶硅的生长过程中，由于杂质在不同固液相的溶解度不一样，杂质在界面两边材料中分布的浓度是不同的，这就是所谓杂质的分凝现象。掺杂元素(硼、磷)的分凝系数往往小于1，杂质会在溶液中积累，导致晶棒的组分浓度不均匀，从而使得组分不均匀或电阻率分布不均匀(差异大)。例如，锗的分凝系数是0.3，磷的分凝系数为0.35，砷的分凝系数为0.30，锑的分凝系数为0.023，镓的分凝系数为0.08，较小的分凝系数意味着更为严重的偏析，所以在硅晶体生长完成后，电阻率沿晶体生长方向变化很大。例如，对于掺磷或掺砷的N型硅晶体，若熔化后结晶的初始电阻率为3.0Ω·cm，则在其凝固到最终形成硅锭的晶体高度的70％左右时，其电阻率通常会低于1Ω·cm，导致部分晶体硅不能使用，这将大大限制硅锭的利用率，增加生产成本。

发明内容

基于此，有必要针对如何使晶硅材料的电阻率分布均匀的问题，提供一种晶硅及其晶体生长工艺。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种晶硅的晶体生长工艺，该方法包括，在单位时间内，根据熔体中掺杂元素的分凝系数K，控制加料重量和长晶重量的加料比率，使其为K的线性函数。

另外，根据本发明上述实施例的晶硅生长工艺还可以具备如下附加的技术特征。

在本发明的一些实施例中，所述晶硅生长工艺为连续直拉单晶硅生长。

在本发明的一些实施例中，所述加料比率＝1-AK，其中A＝0.3～3。其中，A可以为0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0，2.1，2.2，2.3，2.4，2.5，2.6，2.7，2.8，2.9。

在本发明的一些实施例中，其中，所述晶硅生长工艺为定向凝固生长。

在本发明的一些实施例中，所述加料比率＝1-AK，其中A＝0.05～3。其中，A可以为0.06，0.07，0.08，0.09，0.1，0.15，0.2，0.25，0.35，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，1.9，2.0。

在本发明的一些实施例中，晶体最终的重量Wc、初始装料量Wm与初始分凝系数K满足AK≤Wm/Wc，其中A＝0.05～3。

在本发明的一些实施例中，所述掺杂元素为Ⅲ族、Ⅴ族元素掺杂剂或者Ge。

在本发明的一些实施例中，所述Ⅲ、Ⅴ族元素掺杂剂掺杂元素为硼、铝、镓、磷、砷或者铟。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种晶硅，根据本发明的实施例，所述晶硅由前面所述的晶硅生长工艺制备得到。

采用前面所述的晶硅生长工艺能够使溶液中减少的杂质总量与进入晶体的杂质总量相等，因此，能够得到电阻率分布均匀的晶硅材料。

附图说明