專利名稱：提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法及得到的單晶硅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)氣相摻雜方法提高提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法及得到的單晶硅。
背景技術(shù)：
在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，光伏發(fā)電是最重要的可再生能源技術(shù)。據(jù)歐洲光伏工業(yè)協(xié)會(huì)(EPIA)預(yù)測(cè)，2030年光伏發(fā)電將滿足全球近10%的電力需求。目前的太陽(yáng)電池主要是基于摻硼的單晶硅材料制造的，但這種電池因?yàn)閱尉Ч柚型瑫r(shí)含有硼和氧，在使用過(guò)程中會(huì)形成硼氧復(fù)合體，致使太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率下降10%以上，太陽(yáng)電池的性能顯著降低。為解決該問(wèn)題，研究人員發(fā)明了摻鎵的單晶硅太陽(yáng)電池。摻鎵的單晶硅太陽(yáng)電池雖然無(wú)光衰減現(xiàn)象，但其存在很大的缺陷，由于鎵在硅中的分凝系數(shù)極低(約O. 008)，這就導(dǎo)致了摻鎵直拉單晶硅生長(zhǎng)過(guò)程中，軸向電阻率相差很大，直拉單晶硅中最后生長(zhǎng)的單晶硅的電阻率達(dá)不到要求，使得摻鎵直拉單晶硅的實(shí)際利用率只有80%左右。此外，摻鎵直拉單晶硅的電阻率分布較寬，導(dǎo)致太陽(yáng)電池的效率分布也寬，嚴(yán)重影響了太陽(yáng)電池組件功率輸出的一致性。這些缺陷導(dǎo)致?lián)芥壧?yáng)電池成本高昂，在工業(yè)界大規(guī)模應(yīng)用遇到困難。到目前為止，國(guó)內(nèi)外尚未公布一種有效的手段能得到軸向電阻率均勻分布的摻鎵直拉單晶硅。在微電子領(lǐng)域，重?fù)戒R直拉單晶硅也是一種重要材料，由其制成的η/η+外延片具有過(guò)渡區(qū)窄、結(jié)梯度陡、高溫下銻的擴(kuò)散系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，使摻銻單晶硅成為一種重要的襯
。但是與摻鎵單晶硅類似的是，銻在硅中平衡分凝系數(shù)也非常小(約O. 023)，同樣導(dǎo)致?lián)戒R直拉單晶硅的軸向電阻率均勻性很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，通過(guò)氣相摻雜的方法，大大提高了直拉單晶硅軸向電阻率的均勻性，簡(jiǎn)單實(shí)用，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。一種提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，包括如下步驟(I)將多晶硅原料以及固體摻雜劑在氬氣氣氛下熔融，得到穩(wěn)定的熔硅；(2)在穩(wěn)定的熔硅中引入籽晶，晶體生長(zhǎng)經(jīng)縮頸、放肩過(guò)程，進(jìn)入等徑生長(zhǎng)階段；(3)在等徑生長(zhǎng)階段，通入和所述固體摻雜劑導(dǎo)電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長(zhǎng)完成。在直拉硅單晶正常的等徑生長(zhǎng)過(guò)程中，持續(xù)均勻地通入摻雜氣體實(shí)現(xiàn)氣相摻雜，摻雜氣體弓丨入的氣相雜質(zhì)在硅單晶中的分布服從如下等式
權(quán)利要求
1.一種提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，包括將多晶硅原料以及固體摻雜劑在氬氣氣氛下熔融，得到穩(wěn)定的熔硅；在穩(wěn)定的熔硅中引入籽晶，晶體生長(zhǎng)經(jīng)縮頸、放肩過(guò)程，進(jìn)入等徑生長(zhǎng)階段；其特征在于，在等徑生長(zhǎng)階段，通入和所述固體摻雜劑導(dǎo)電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長(zhǎng)完成。
2.如權(quán)利要求I所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述摻雜氣體的摻雜量為固體摻雜劑的初始熔體濃度的O. OOl O. I倍。
3.如權(quán)利要求2所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述固體摻雜劑為鎵時(shí)，所述摻雜氣體為磷烷，磷烷的摻雜量為鎵的初始熔體濃度的O. 025 O. 03 倍。
4.如權(quán)利要求2所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述固體摻雜劑為銻時(shí)，所述摻雜氣體為乙硼烷，乙硼烷的摻雜量為銻的初始熔體濃度的O. 045 O. 055 倍。
5.如權(quán)利要求I 4任一所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述步驟(3)中的摻雜氣體中混合有惰性氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述摻雜氣體中惰性氣體的體積百分?jǐn)?shù)為I 99. 9%。
7.如權(quán)利要求6所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述摻雜氣體通入生長(zhǎng)室的流量為I lOOOsccm。
8.如權(quán)利要求3所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法制備得到的直拉單晶硅，其特征在于，90%以上區(qū)域的軸向電阻率為O. 5 3Qcm。
9.如權(quán)利要求4所述的提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法制備得到的直拉單晶硅，其特征在于，80%以上區(qū)域的軸向電阻率變化小于25%。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，包括如下步驟(1)將多晶硅原料以及固體摻雜劑在氬氣氣氛下熔融，得到穩(wěn)定的熔硅；(2)在穩(wěn)定的熔硅中引入籽晶，晶體生長(zhǎng)經(jīng)縮頸、放肩過(guò)程，進(jìn)入等徑生長(zhǎng)階段；(3)在等徑生長(zhǎng)階段，通入和所述固體摻雜劑導(dǎo)電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長(zhǎng)完成。本發(fā)明提高直拉單晶硅軸向電阻率均勻性的方法中摻雜氣體的種類和用量方便控制，可以得到各種所需的雜質(zhì)濃度分布；直拉硅單晶的利用率得到提高；顯著改善了直拉單晶硅的電阻率均勻性。
文檔編號(hào)C30B15/04GK102912424SQ20121038298
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者楊德仁, 陳鵬, 余學(xué)功, 吳軼超, 陳仙子 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)