[发明专利]在氮气下铸造氮浓度可控的掺氮单晶硅的方法

摘要

本发明公开了在氮气下铸造氮浓度可控的掺氮单晶硅的方法，采用在氮气保护气氛下铸造单晶硅，使得氮在多晶硅铸造过程中掺入，通过控制氮气的压力和流量来调节氮的掺杂浓度，以未融化的部分无位错的单晶硅块作为籽晶，定向凝固铸造单晶硅，得到氮浓度可控的掺氮铸造单晶硅。本发明还公开了上述方法制得的掺氮单晶硅，含有浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm³的硼、镓和磷，还含有浓度为1×10¹³～5×10¹⁵/cm³的氮。

主权项

1、在氮气下铸造氮浓度可控的掺氮单晶硅的方法，包括以下步骤：(1)将无位错的原料单晶硅块铺满坩埚底部，再将多晶硅置于原料单晶硅块上，加入电活性掺杂剂，装炉；其中，所述的电活性掺杂剂为硼、镓或磷；(2)将炉室抽成真空后通入氩气，调整炉内保温罩的位置并加热到1400℃以上，使得电活性掺杂剂、多晶硅和靠近多晶硅的部分原料单晶硅块融化成液体；(3)在晶体生长时，将氩气换成氮气，氮气的压力为5～200Torr，流量为1～200L/min；然后以1～4mm/min的速度提升炉内保温罩并冷却坩锅底部，以在坩埚底部下部未融化的部分原料单晶硅块作为籽晶，定向凝固，形成含氮浓度为1×1013～5×1015/cm3的掺氮单晶硅；所述的电活性掺杂剂的加入量以形成的掺氮单晶硅中含有的硼、镓或磷浓度为1×1015～1×1017/cm3计。