[发明专利]N型/P型单晶硅晶锭的制造方法

摘要

本发明在晶锭的提拉生长的同时，通过激光阵列熔化含有均匀分布反型导电元素（副掺杂元素）的单晶硅条，持续可调的向熔体添加副掺杂元素，抵消因分凝引起的熔体中主掺杂元素浓度的快速升高而使晶锭中载流子增多，从而解决在晶锭生长末期电阻率快速下降的问题。通过精确控制副掺杂元素的添加量和添加速率，稳定新结晶区域晶锭中的载流子密度，以稳定新结晶区域的电阻率，缩小整个晶锭轴向电阻率波动幅度，提高晶锭利用率和晶片电学性能品质。

主权项

一种N型/P型单晶硅晶锭的制造方法，其特征在于，在单晶硅晶锭提拉生长过程中，通过功率可调的激光阵列将均匀分布副掺杂元素的单晶硅条不断熔化，持续可调的向熔体添加副掺杂元素，生长出轴向电阻率波动小于20Ω•cm的N型/P型单晶硅晶锭，副掺杂元素的添加数量是根据以下关系获得：某一时刻硅单晶中主掺杂元素原子的浓度C_m=C_m0×(1‑S)^km‑1，其中固化率S是指结晶硅的质量相对原材料硅的总质量之比，C_m0为初始结晶时晶体中主掺杂元素原子的浓度，C_m0=k_m×C_ml0，C_ml0为主掺杂元素原子在熔体中的初始浓度，单位为atoms/cm³，k_m为主掺杂元素的分凝系数；主掺杂元素导致的硅单晶的电阻率R_m=(ρ×α_m)/C_m，其中，ρ为单晶硅密度；某一时刻副掺杂元素导致的硅单晶的电阻率R_a=(ρ•α_a)/C_a；某一时刻结晶硅中副掺杂元素原子的浓度C_a=k_aC_al，其中，C_al为此时熔体中副掺杂元素原子浓度，k_a为副掺杂元素的分凝系数；C_al=ρ×N_al/M_l=ρ×(N_a‑N_ai)/(M‑M_i)，其中，N_al为此时熔体中的副掺杂元素原子数量，N_a为总共加入的副掺杂元素原子总数，N_ai为此时晶体中的副掺杂元素原子数量，M_l为此时熔体的质量，M为原材料硅的总质量，M_i为此时结晶硅的质量；结晶硅中副掺杂元素原子的数量N_ai=∫₀^S k_a×C_aldS；某一时刻结晶硅的电阻率R=R_m‑R_a。