[发明专利]一种冶金级多晶硅掺磷吸杂的方法

摘要

本发明公开了一种冶金级多晶硅生产过程中通过掺磷实现吸杂目的的方法，主要技术方案为：将掺磷后的冶金级多晶硅置于赤磷熔点以下温度300～590℃退火0.5～5小时，使磷在冶金级多晶硅中分布均匀，然后将冶金级多晶硅置于800～1000℃退火0.5～20小时。该方法利用磷在高温半导体内部的扩散，硅晶体中的硅-自间隙原子增多，为金属杂质从替代位置移动到间隙位置提供条件，从而加快金属杂质的扩散。最终，在退火过程中，使金属杂质从位错、晶界等晶体缺陷处释放，并扩散到冶金级多晶硅表面而被捕获，最终到达吸杂的目的。本发明提供的一种冶金硅磷吸杂方法，掺磷吸杂效果较好、工艺较简单、成本较低，适合于工业化生产。

主权项

一种冶金级多晶硅掺磷吸杂的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将高纯硅粉与分析纯的红磷混合；(2)以氩气作为保护气，使用行星球磨机对步骤(1)的混合物进行球磨，使单质磷充分固溶到硅晶体中；(3)将步骤(2)的产物放置在特制模具中，并采用压片机对其进行压制，压强为10兆帕，得到Si₉₆P₄合金块；(4)在太阳能级多晶硅片中加入适量步骤(3)的产物，并在真空环境中反复多次熔炼，之后得到硅磷合金块，真空退火，水中淬火；(5)采用碳化硅砂纸将步骤(4)产物的表面磨光，之后采用抛光机对其进行抛光，然后用无水乙醇将基体表面清洗干净、烘干，作为扩散偶基体；(6)分使用高纯镍粉、铁粉、钴粉将步骤(5)的产物包裹住，并放到特制的模具中，采用压片机对其进行加压，压强为10兆帕，分别得到Ni/(Si‑P)、Fe/(Si‑P)、Co/(Si‑P)三种扩散偶；(7)将步骤(6)的产物置于经过氩气冲洗三到五次的高真空石英管中，经退火处理后在水中淬火；(8)将步骤(7)的产物先在预磨机上进行粗磨，然后在4#、5#碳化硅砂纸上进行精磨，再使用抛光机对其进行抛光，制备金相试样；将其浸泡在HF溶液中，去除扩散到多晶硅表面的金属杂质和磷元素，清洗后吹干，烘干，得到磷吸杂后的新冶金级多晶硅。