[发明专利]掺氮晶体硅及其制备方法

摘要

本发明公开了一种掺氮多晶硅锭的制备方法，包括在石英坩埚中装入多晶硅与粒径为1～100nm的氮化硅纳米粉并装炉，将炉室抽真空-并加热至1420～1550℃，并在该温度保温直至所述混合物完全熔化，此后将炉内温度以1～10℃/min的降温速度逐渐降低至1350～1420℃，接着将所述炉室内温度自然冷却至室温，然后取出硅锭粉碎为小块状，得到母合金硅块；在石英坩埚中装入所述母合金硅块、多晶硅料以及电活性掺杂剂的混合料，将炉室抽真空并加热至1420～1550℃，得到熔融硅料混合物；和使所述熔融硅料混合物凝固，得到多晶硅锭。根据本发明的掺氮多晶硅的制备方法，可以利用现有的设备进行掺氮，掺氮均匀、掺氮浓度高、整个工艺简单易成本低。此外，本发明还公开了一种掺氮单晶硅锭的制备方法。

主权项

一种掺氮多晶硅锭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在石英坩埚中装入多晶硅与粒径为1～100nm的氮化硅纳米粉的混合物并装炉，将炉室抽真空并加热至1420～1550℃，并在该温度保温直至所述混合物完全熔化，此后将炉内温度以1～10℃/min的降温速度逐渐降低至1350～1420℃，接着将所述炉室内温度自然冷却至室温，然后取出硅锭粉碎为小块状，得到具有高氮含量的母合金硅块；(2)在石英坩埚中装入所述母合金硅块、多晶硅料以及电活性掺杂剂的混合料，将炉室抽真空，加热至1420～1550℃，并在该温度保温直至所述混合料完全熔化，得到熔融硅料混合物；和(3)使所述熔融硅料混合物凝固，得到多晶硅锭，其中，步骤(1)中所述氮化硅纳米粉的加入量为使得在所述母合金硅块中的氮浓度为2～200ppm的量，步骤(2)中所述电活性掺杂剂为B、P、或Ga的任一种，其加入量为使得所形成的多晶硅锭中的电活性掺杂剂浓度为0.02～2ppm的量，所述母合金硅块的加入量为使得在所述多晶硅锭中的氮浓度为0.002～1ppm的量。