[发明专利]直拉硅单晶的掺杂装置及方法

权利要求书

1.一种直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：包括掺杂部件，所述掺杂部件包括石英内胆、石英钟罩、和石英杯，所述石英内胆包括内胆本体、浸液管、第一石英盖、第二石英盖、调压管和排气片，所述内胆本体为中空结构，所述内胆本体上下开口，所述浸液管的两端开口，所述浸液管的上端与内胆本体的下端连接，所述浸液管的下端为自由端，在内胆本体的上端从上而下依次盖合有第一石英盖、第二石英盖，所述第一石英盖与第二石英盖之间形成排气腔，在第二石英盖上设有第一通气孔，所述调压管竖直设置，所述调压管两端开口，所述调压管的下端与第一通气孔的上端面连接，所述排气片为圆形，所述排气片盖合在第一通气孔上，所述排气片的直径大于第一通气孔的内径，所述排气片的直径小于调压管的内径，所述石英钟罩设于内胆本体外围，所述石英钟罩为筒状，所述石英钟罩的下端开口，所述石英钟罩的上端与内胆本体的外壁密封连接，在内胆本体的环壁上设有第二通气孔，所述第二通气孔位于所述第一石英盖与第二石英盖之间，所述排气腔通过第二通气孔与石英钟罩的内腔连通，所述石英杯内置于内胆本体，所述石英杯的上端开口与内胆本体的内腔连通。

2.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述内胆本体底壁为锥形。

3.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述浸液管的下端能够浸入硅熔液的液面以下。

4.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述第二石英盖的下部设置有挂钩，用于悬挂所述石英杯。

5.如权利要求4所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述石英杯的上端设置有吊耳，所述吊耳悬挂于挂钩上。

6.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述直拉硅单晶的掺杂装置还包括单晶炉，所述单晶炉内安装有石英坩埚。

7.如权利要求6所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述掺杂部件设置在所述单晶炉内，且位于石英坩埚的正上方，所述掺杂部件可垂直上下移动。

8.如权利要求7所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述石英钟罩与所述内胆本体同轴设置，所述内胆本体与所述石英杯同轴设置，所述石英杯与所述浸液管同轴设置，所述浸液管与所述石英坩埚同轴设置。

9.一种掺杂方法，利用权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，包括以下步骤：

（S₀）设置掺杂参数：设置单晶炉内温度为1280~1320℃，单晶炉内氩气流量恒定在75~85L/min，保持单晶炉内炉压为20~30Kpa；（S₁）将盛放掺杂剂磷或砷的掺杂部件下降，所述掺杂部件保持400~500mm/min的下降速度，直到浸液管下端进入硅熔液的液面以下20-30mm，气化掺杂剂受热膨胀，排气片被气压冲开，使得15%~25%的气化掺杂剂通过第一通气孔进入石英内胆与石英钟罩之间空腔，并沿石英内胆与石英钟罩之间空腔向下流动，进入硅熔液进行掺杂，剩余的气化掺杂剂通过浸液管下端进入硅熔液内进行掺杂。