[发明专利]一种控制直拉硅单晶头部电阻率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及硅单晶的生产方法，特别涉及一种控制直拉硅单晶头部电阻率的方法。

背景技术

控制硅单晶电阻率的传统方法是对原料配制这一过程进行控制，进而根据硅单晶目标电阻率、单炉次投料量、多晶原料电阻率、合金电阻率、制备工艺等参数，计算出多晶原料和合金的配比量（首次掺杂），然后进行原料装炉、加热熔化、单晶拉制，是一种典型的装炉前控制方法。但在随后硅单晶制备过程中，无法对硅单晶电阻率进行精确控制，且受原料、合金电阻率测试准确度及操作偏差等影响，往往使成品硅单晶电阻率与硅单晶目标电阻率出现严重偏差（8～15Ω.cm），导致成品硅单晶电阻率达不到目标要求，合格率低、成本高。

发明内容

为了解决上述问题，进一步精确控制硅单晶装炉后的电阻率，本发明研发一种控制直拉硅单晶头部电阻率的方法。该方法是在制备硅单晶样品过程中，根据样品电阻率测试进行二次或多次掺杂的方法。根据现有扩散和凝固理论可知，掺杂剂呈一定的规律分布于整个硅晶棒中，在制备工艺不变的情况下，掺杂剂分布也不会变，而掺杂剂浓度的大小直接反应电阻率的大小，这也就是说，硅单晶各部分电阻率分布与掺杂剂的分布一一对应，也呈相同的规律进行分布，因此，如果已知硅单晶初步生长阶段的电阻率（头部电阻率），就可以根据此电阻率推算出整体硅单晶电阻率分布，从而达到控制硅单晶整体电阻率的目的。

本发明依据上述分析结果，在硅原料完全熔化后，首先制备小直径、短长度单晶的测试样品，并对其进行电阻率测试，从而得到硅单晶的头部电阻率，以此头部电阻率进行计算掺杂合金质量，随后进行二次或多次掺杂操作，达到精确控制硅单晶头部电阻率的目的，进而形成对硅单晶整体电阻率的完全控制。

本发明所采取的技术方案是： 一种控制直拉硅单晶头部电阻率的方法，其特征是包括如下步骤：

步骤一.原料全部熔化完毕后，进行测试硅单晶的拉制；

步骤二.测试硅单晶拉制完毕后，取出测试硅单晶，将测试硅单晶圆柱面部分加工成平面，得到测试样品；

步骤三.之后，用四探针电阻率测试仪对测试样品的平面部分进行电阻率测量，并记录电阻率测试值；

步骤四.比较测试样品的电阻率测试值与硅单晶目标电阻率值，计算测试样品的电阻率测试值与硅单晶目标电阻率的差值，如果测试样品的电阻率测试值比硅单晶目标电阻率值≥5Ω.cm，则进行以下步骤的操作，否则测试样品的电阻率测试值满足硅单晶目标电阻率要求，直接进行正常拉晶操作；

步骤五.根据测试样品的电阻率测试值与硅单晶目标电阻率值的差值，计算所需掺杂合金质量；

步骤六.将计算出一定质量的掺杂合金掺入硅熔体中；

步骤七.掺杂合金完全熔化混合均匀后，重复进行步骤一至步骤三，并再次计算测试样品的电阻率测试值与硅单晶目标电阻率值的差值；

步骤八.如果第二次计算所得测试样品的电阻率测试值比硅单晶目标电阻率值≥5Ω.cm，则重复进行步骤五至步骤七，直至测试样品的电阻率测试值比硅单晶目标电阻率值＜5Ω.cm，则停止掺杂，测试样品的电阻率满足硅单晶目标电阻率要求，即完成硅单晶头部电阻率的控制。

本发明的有益效果是：通过实施该方法，可精确控制成品硅单晶电阻率，使成品硅单晶电阻率与目标电阻率偏差控制在1-3Ω.cm范围内，成品硅单晶合格率提高8%，成本降低约20%。

附图说明

图1是本发明测试硅单晶示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步说明本发明是如何实现的。

实施例1：硅单晶制备所用设备为Kayex CG6000 直拉炉，16寸热场，35千克投料量。其具体步骤如下：