[发明专利]一种三元掺杂半导体及其制备工艺

说明书

本发明提供了一种三元掺杂半导体制备工艺，包括：硅原料、掺杂剂和籽晶混合，清洗，烘干，在真空条件下，熔融、引晶、放肩、转肩、等径、收尾得到；所述掺杂剂包括B、P和Ga；所述掺杂剂的添加量按照如下计算：硼：(硅原料投量重量的75％*头部电阻率原子浓度)/(B原子浓度*B的分凝系数)；磷：(硅原料投量重量的45％*头部电阻率原子浓度)/(P原子浓度*P的分凝系数)；镓：(硅原料投量重量30％*头部电阻率原子浓度*Ga的原子质量)/(阿伏伽德罗常数*硅的比重*Ga的分凝系数。本发明B、P和Ga元素按照上述特定配比掺杂，可以有效减低硅片硼氧浓度，可以解决光衰高的技术问题，同时提高转换效率。

技术领域

本发明涉及半导体制备技术领域，尤其是涉及一种三元掺杂半导体及其制备工艺。

背景技术

Si中掺杂B形成半导体，但生产过程中，B在高温环境下易氧化生成B-O复合体；加入Ga能有效抑制B-O复合体的形成，但是由于Ga在硅中的分凝系数非常小，仅为0.008，而B在硅中的分凝系数为0.8，如果采用掺B直拉法生长的热系统及工艺来生长掺Ga硅单晶，则晶体头部和尾部电阻率相差很大，只有30％左右的硅单晶满足太阳能电池的要求。

因此，提供一种掺杂半导体解决Si中掺杂B形成半导体过程中导致的光衰高的问题是非常必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种三元掺杂半导体的制备工艺，本发明制备的三元掺杂半导体能够降低光衰，提高转换效率。

本发明提供了一种三元掺杂半导体制备工艺，包括：

硅原料、掺杂剂和籽晶混合，清洗，烘干，在真空条件下，熔融、引晶、放肩、转肩、等径、收尾得到；

所述掺杂剂包括B、P和Ga；

所述掺杂剂的添加量按照如下计算：

硼：(硅原料投量重量的75％*头部电阻率原子浓度)/(B原子浓度*B的分凝系数)；

磷：(硅原料投量重量的45％*头部电阻率原子浓度)/(P原子浓度*P的分凝系数)；

镓：(硅原料投量重量30％*头部电阻率原子浓度*Ga的原子质量)/(阿伏伽德罗常数*硅的比重*Ga的分凝系数。

优选的，所述头部电阻率原子浓度是通过最终三元掺杂半导体的头部电阻设定值计算得到；

B原子浓度1.0e15：根据掺杂剂头部电阻计算得到；

P原子浓度1.0e14：根据掺杂剂头部电阻计算得到。

优选的，所述B的分凝系数为0.63；P的分凝系数为0.35；Ga的分凝系数0.008。

优选的，所述烘干温度为60-350度烘干时间为5-30分钟。

所述真空条件为采用氩气抽真空；所述真空度为30～40torr。

优选的，所述熔融为加热旋转熔融；加热器的功率为30～100KW；旋转的转速为0.5-15；所述熔融的温度为1410度熔融的时间为4-10小时。

优选的，所述引晶的参数具体为：引晶总长度为180mm以上；细径直径在4.5～6mm。

优选的，所述放肩的温度为1410-1420度；转速为2-15转；

所述转肩启动直径为0-400mm(可任意调整)。

优选的，所述等径的参数具体为：

回熔分步下降晶棒，每次8～10mm；充氩气为500Torr；晶体提成速度为270mm/h提升20min；320mm/h提升40min，保压10min；