[发明专利]固相掺杂方法、装置、重掺砷硅单晶生产系统及生产方法

权利要求书

1.一种固相掺杂方法，其特征在于，将未经气化的固体掺杂剂或含固体掺杂剂的掺杂料投入化料后的硅熔液中，该方法基于固相掺杂装置实施，所述固相掺杂装置包括：

石英杯，所述石英杯的上端开口，且设置有用于挂接于单晶炉上的挂钩；所述石英杯的下端设置有锥形的导料部，所述导料部的下端连接有下料管；以及

石英浮杆，所述石英浮杆沿所述下料管的轴向穿过所述下料管，所述石英浮杆的上端设置有浮阀，所述浮阀能够盖合于所述下料管的上端；所述石英浮杆的下端设置有浮子，

硅料化料后，将装填含砷掺杂剂的石英杯挂接在单晶炉的籽晶夹头上，所述浮阀在所述石英浮杆的重力作用下，盖合于所述下料管的上端，防止含砷掺杂剂坠入硅熔液中，随着籽晶夹头的下降，位于所述石英浮杆下端的浮子与硅熔液液面接触，所述石英浮杆在硅熔液的浮力作用下，被顶起，使所述浮阀与所述下料管的上端分离，所述石英杯中的掺杂剂在重力作用下，通过所述下料管落入硅熔液中，完成固相掺杂。

2.如权利要求1所述的固相掺杂方法，其特征在于，所述固体掺杂剂为含砷的掺杂剂。

3.一种固相掺杂装置，其特征在于，包括：

石英杯，所述石英杯的上端开口，且设置有用于挂接于单晶炉上的挂钩；所述石英杯的下端设置有锥形的导料部，所述导料部的下端连接有下料管；以及

石英浮杆，所述石英浮杆沿所述下料管的轴向穿过所述下料管，所述石英浮杆的上端设置有浮阀，所述浮阀能够盖合于所述下料管的上端；所述石英浮杆的下端设置有浮子。

4.如权利要求3所述的固相掺杂装置，其特征在于，所述浮子的底面为平面。

5.如权利要求4所述的固相掺杂装置，其特征在于，所述浮子呈锥台型。

6.如权利要求3所述的固相掺杂装置，其特征在于，所述浮阀的上端形成锥形的排料部。

7.如权利要求6所述的固相掺杂装置，其特征在于，所述浮阀的下端形成倒椎台形的盖合部。

8.一种重掺砷硅单晶生产系统，包括设置在单晶炉上的籽晶夹头及设置在单晶炉内的坩埚，其特征在于，还包括如权利要求3-7中任意一项所述的固相掺杂装置；

其中，所述挂钩能够挂接在所述籽晶夹头上，所述浮子的下端能够伸入所述坩埚的内部。

9.一种重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

化料；

高温处理：升温使液面温度≥1520℃，并在低炉压、低坩埚转速状态下，维持预定时间；

硅熔液一次安定：硅熔液安定1h-2h，坩埚位置上升至引晶埚位，炉压设置为引晶炉压；

一次籽晶试温；

砷掺杂：采用如权利要求1或2所述的固相掺杂方法进行砷掺杂；

硅熔液二次安定：硅熔液安定1h-2h

二次籽晶试温，确保液面温度达到引晶温度；

引晶、放肩、等径、收尾，获得重掺砷硅单晶。

10.如权利要求9所述的重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“高温处理”中，升温使液面温度≥1520℃，并在炉压为1kPa-3kPa、坩埚转速为1rp/min-2rp/min状态下，维持0.5-2h。