[发明专利]一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法

摘要

本发明涉及一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为1～50cm，磁场的最大强度为400～800Gauss，磁场速度为1～4cm/s；通过磁场作用，促进同一水平高度的硅熔体对流，稳定硅熔体对流形状和强度，通过调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更佳均匀，有效促进硅熔体的对流，抑制高浓度掺杂剂的向下沉积问题，提高直拉重掺硅单晶的径向电阻率均匀性。

主权项

一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为1～50cm，磁场的最大强度为400～800Gauss，磁场速度为1～4cm/s；通过磁场作用，促进同一水平高度的硅熔体对流，稳定硅熔体对流形状和强度，通过调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更佳均匀，有效提高掺杂剂的均匀性，所述的掺杂剂，可以是硼、磷、砷或锑，旋转磁场主要所述方法包括如下步骤：通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；将石英坩埚放入石墨坩埚中，多晶硅物料装入石英坩埚内，换好要求的籽晶，关闭炉体，抽真空后加热升温将多晶硅全部熔化，之后将掺杂剂装入掺杂罩内，下降掺杂罩至硅熔体上方，高温使固态As转变为液态或气态而掺入硅熔体中；将掺杂剂掺入硅熔体后，开启行波磁场，促进硅熔体的对流防止高浓度掺杂剂的向下沉积，使掺杂剂的分布更佳均匀，调整埚转为2r/min、晶转为8r/min；降籽晶至熔体液面处充分接触并缓慢降低温度，当隐约看见苞时说明温度适当，这时调整夹头拉速在6mm/min到7.6mm/min之间进行引晶，直径保持在6±0.3mm，同时引晶为“葫芦状”以排出边缘的位错；降低夹头拉速至0.1‑0.2mm/min进行缓慢扩肩，当肩部直径增大到190mm左右时，肩部高度大约为350‑450mm，此时提高拉至2mm/min进行转肩，完成转肩后，以2mm/min的拉速使晶体等径生长，同时设定埚跟比为1：0.2，稳定20mm后转为自动控制；最后在剩余硅熔体不多时升温3℃同时保持拉速不变进行收尾，尾部收尖且长度≥180mm，最后形成倒圆锥状的尾部以留出足够的反位错余量，关闭行波磁场，等晶体冷却后即可将晶体取出；根据上述步骤制备获得的直拉重掺硅单晶的径向电阻率均匀性达到RRV＜10%。