[发明专利]掺氮单晶硅棒及其生产方法

说明书

本发明提供一种掺氮单晶硅棒及其生产方法，包括在等径阶段全程通入氮气，在收尾阶段全程通入氮气。本发明的有益效果是等径状态通入既能保证氮气和单晶硅棒反应，也能保证进入液态硅里的氮化硅杂质较少，以免氮化硅杂质较多，导致单晶断苞，在等径阶段和收尾阶段全程通入氮气，利用低成本的高纯度氮气替代高纯度氩气作为保护气，能有效降低单晶硅棒的生产成本，在反应过程中，晶体的表面和氮气基本不反应，没有氮元素的引入，不影响单晶的晶体质量。

技术领域

本发明属于单晶硅棒生产技术领域，尤其是涉及一种掺氮单晶硅棒及其生产方法。

背景技术

单晶硅棒的生产过程包括多晶硅的融化，种籽晶，放肩、生长、收尾、冷却，在现有的技术中单晶硅棒的生产全过程均利用高纯氩气作为保护气，以保护单晶硅棒的生长，随着硅棒直径的增加，整个生产过程时间在不断的延长，消耗的高纯氩气也越来越多，导致生产成本不断增加，或者通过通入氩气与氮气的混合气来降低生产成本，但是氩气与氮气的比例在实际生产的过程中控制困难，增加生产负担，增加人力物力，变相增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是解决背景技术中的问题，提供一种掺氮单晶硅棒及其生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种掺氮单晶硅棒的生产方法，其特征在于：在等径阶段和/收尾阶段全程通入氮气。

优选地，所述氮气的纯度为98％以上。

优选地，所述氮气的纯度为99.9％以上。

优选地，所述氮气的压力为0.2-1MPa。

优选地，所述氮气的压力为0.6MPa。

优选地，通入氮气的流量为1-200L/min。

优选地，通入氮气的流量为80L/min。

一种掺氮单晶硅棒，由上述的生产方法制备。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.等径状态通入既能保证氮气和单晶硅棒反应，也能保证进入液态硅里的氮化硅杂质较少，以免氮化硅杂质较多，导致单晶断苞。

2.在等径阶段和收尾阶段全程通入氮气，利用低成本的高纯度氮气替代高纯度氩气作为保护气，能有效降低单晶硅棒的生产成本，在反应过程中，晶体的表面和氮气基本不反应，没有氮元素的引入，不影响单晶的晶体质量。

具体实施方式

实施例一：

本实例掺氮单晶硅棒及其生产方法，在等径阶段和收尾阶段全程通入氮气。

掺氮单晶硅棒的生产步骤包括：

多晶硅的装料和融化阶段，引晶阶段，缩颈阶段，放肩阶段，等径阶段和收尾阶段。

其中：

装料和融化阶段包括的具体操作步骤为：

1.将高纯多晶硅料粉碎至适当的大小；

2.在硝酸和氢氟酸的混合溶液中清洗外表面，以除去可能的金属等杂质，然后放入高纯的石英坩埚内；

3.在装料完成后，将坩埚放入单晶炉中的石墨坩埚中，然后将单晶炉抽真空使之维持在一定的压力范围之内，再充入一定流量和压力的氩气作为保护气，氩气的流量和压力根据实际生产需要设定，本实例中氩气是110L/min；

4.最后加热升温，加热温度超过硅材料的熔点1412℃，使其充分熔化。

引晶阶段包括的具体操作步骤为：

1.选取籽晶尺寸为8×120mm方向为<100>；