[发明专利]一种可改善硅单晶纵向电阻率石英坩埚及拉晶方法

说明书

一种可改善硅单晶纵向电阻率石英坩埚，在石英坩埚内配设有隔离件；所述隔离件使熔硅液沿所述石英坩埚轴向分为含有掺杂剂的熔硅液层和未含有掺杂剂的熔硅液层，并能够使所述未含有掺杂剂的熔硅液层中的熔硅液随硅单晶生长逐步流入至所述含有掺杂剂的熔硅液层内，以稀释所述含有掺杂剂的熔硅液层中的掺杂剂的浓度，以保持所述硅单晶生长过程中其纵向电阻率的均匀性。本发明还提出一种可改善硅单晶纵向电阻率的拉晶方法。本发明可使在晶体生长过程中所用熔硅液中的掺杂剂的浓度保持稳定，以使拉制好的硅单晶中的掺杂剂在其纵向上的含量分布均匀，从而使硅单晶圆棒的纵向电阻率差值缩小，以提高产品成品率。

技术领域

本发明属于直拉单晶制造技术领域，尤其是涉及一种可改善硅单晶纵向电阻率的石英坩埚及拉晶方法。

背景技术

现有单晶拉制过程中，为拉制一定型号和电阻率的硅单晶，需要选取与N型单晶和P型单晶相匹配的族元素进行掺杂，如拉制N型硅单晶，需要选用五族元素的磷、砷、锑作为掺杂剂；拉制P型硅单晶，需要选用三族元素的硼、铝、镓作为掺杂剂。但由于这些掺杂剂在固相中的溶解度小于其在液相中的溶解度，使得掺杂剂进入硅单晶中的数量小于滞留于熔硅液中的数量，随着，进而伴随石英坩埚内熔硅液的体积不断减少，滞留于熔硅液中的掺杂剂的浓度不断变大，也即是置于熔硅液中的金属杂质的浓度不断增加，金属的含量与硅单晶的电阻率成反比，随着硅单晶拉制的长度逐步变大，导致硅单晶尾部的金属含量较其头部含量增加，致使硅单晶的轴向电阻率由头部至尾部逐步减小，从而使其少子寿命不断下降。

中国公开专利CN102168302A一种用于生产直拉硅单晶的双石英坩埚装置及方法以及CN102260900A提高单晶硅纵向电阻率一致性的装置及其处理工艺，都提出一种内外两层结构的石英坩埚，因这类结构的内层石英坩埚的高度与导流筒下端面几乎平齐，使得这种结构的石英坩埚容易阻碍惰性气体流的流通，不能完全将挥发出的金属杂质带出石英坩埚，更易使挥发出的金属杂质汇聚在内层石英坩埚内，导致硅棒的电阻率的头尾差异加大，更不利于纵向电阻率的提高。

如何设计一种石英坩埚使生长所用的熔硅液中的掺杂剂的浓度保持不变，以使拉制过程中掺杂剂在硅单晶纵向含量保持稳定，从而使硅单晶的纵向电阻率保持均匀是本案发明的重点。

发明内容

本发明提供一种可改善硅单晶纵向电阻率石英坩埚及拉晶方法，尤解决了现有拉晶制程中由于掺杂剂在熔硅液中的浓度不断增加导致硅单晶纵向电阻率逐步减小的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种可改善硅单晶纵向电阻率石英坩埚，在石英坩埚内配设有隔离件；

所述隔离件使熔硅液沿所述石英坩埚轴向分为含有掺杂剂的熔硅液层和未含有掺杂剂的熔硅液层，并能够使所述未含有掺杂剂的熔硅液层中的熔硅液随硅单晶生长逐步流入至所述含有掺杂剂的熔硅液层内，以稀释所述含有掺杂剂的熔硅液层中的掺杂剂的浓度，以保持所述硅单晶生长过程中其纵向电阻率的均匀性。

进一步的，所述隔离件为板型结构，垂直于所述石英坩埚轴线且与所述石英坩埚内壁相适配。

进一步的，所述隔离件上设有若干通孔用于连通所述含有掺杂剂的熔硅液层和所述未含有掺杂剂的熔硅液层；

至少有一组所述通孔被设于所述隔离件中心位置处；或者

置于其它位置处的所有所述通孔被设置于靠近所述石英坩埚外壁面一侧设置。

进一步的，所述隔离件被悬空固设于所述石英坩埚上方的导流筒上，在所述石英坩埚内的多晶硅原料化料后再进入所述石英坩埚内进行分层；

所述隔离件通过若干连杆与所述导流筒连接设置；

所述连杆靠近所述隔离件外壁缘一侧设置，并位于所述通孔外侧。

进一步的，所述隔离件固设于所述石英坩埚内侧，并与所述石英坩埚内壁一体连接设置；