CN101381888A - 硅单晶的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种硅单晶的生产方法，该方法选择电阻率为在一定范围内的N型多晶硅和P型多晶硅按一定比例搭配作为原料，并以电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，按一定比例混合后，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。此方法公开了多种原料的搭配比例，根据这些比例能简便的制定出生产硅单晶的配方，保证成品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅单晶的生产方法。
背景技术
在现有的硅单晶的生产工艺中，如何选择合适的原料以及计算掺杂比例，是最重要的技术关键点。需要在长期的生产中累积经验，才能提高产品的合格率，使产品的各项参数符合要求。并且，用作掺杂剂的母合金的配方、母合金与原料之间的配比，这些参数都不是固定的，均需根据实际情况进行调整。
在目前的工艺中，作为原料的N型多晶硅的电阻率一般在0.01～0.5Ωcm范围内，若电阻小于此范围，则在掺杂比例的计算十分复杂，很难控制产品的合格率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅单晶的生产方法，采用此方法的原料选择范围较广，产品质量稳定。
为了实现上述发明目的，本发明采取了如下技术方案：
方案一：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.5的N型多晶硅和电阻率大于2的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.05～0.08％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
方案二：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.9的N型多晶硅和电阻率为0.6Ωcm的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.04～0.015％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
方案三：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.9的N型多晶硅和电阻率为0.9Ωcm的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.03～0.06％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
方案四：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率大于2的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.05～0.18％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
方案五：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率为0.6的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.01～0.13％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
方案六：一种硅单晶的生产方法，包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率为0.9的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.03～0.15％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
由于采用了上述各技术方案，能够作为主要原料的N型多晶硅的电阻率选择范围大大拓宽，对于作为掺杂剂的母合金的配方选择也更为方便。同时便于监控产品质量。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：
实施例1～5：
将20kgN型多晶硅、电阻率为2Ωcm的30kgP型多晶硅原料，与电阻率为0.003Ωcm的P型母合金混合。
采用直拉法生产出目标电阻率为0.9Ωcm的硅单晶。其中N型多晶硅与P型多晶硅以及母合金的详细配方如表1所示：
表1：
| N型多晶硅电阻率/Ωcm | 母合金含量/g | |
| 实施例1 | 0.1 | 35 |
| 实施例2 | 0.2 | 29 |
| 实施例3 | 0.3 | 27 |
| 实施例4 | 0.4 | 26 |
| 实施例5 | 0.5 | 25 |
实施例6～17：
将20kgN型多晶硅、30kgP型多晶硅原料，与电阻率为0.003Ωcm的P型母合金混合。
采用直拉法生产出目标电阻率为0.9Ωcm的硅单晶。其中N型多晶硅与P型多晶硅以及母合金的详细配方如表2所示：
表2：
实施例18～24：
将10kgN型多晶硅、电阻率为2Ωcm的40kgP型多晶硅原料，与电阻率为0.003Ωcm的P型母合金混合。
采用直拉法生产出目标电阻率为0.9Ωcm的硅单晶。其中N型多晶硅与P型多晶硅以及母合金的详细配方如表3所示：
表3：
| N型多晶硅电阻率/Ωcm | 母合金含量/g | |
| 实施例18 | 0.01 | 83 |
| 实施例19 | 0.013 | 68 |
| 实施例20 | 0.015 | 62 |
| 实施例21 | 0.02 | 51 |
| 实施例22 | 0.04 | 36 |
| 实施例23 | 0.06 | 30 |
| 实施例24 | 0.09 | 28 |
实施例25～38：
将20kgN型多晶硅、30kgP型多晶硅原料，与电阻率为0.003Ωcm的P型母合金混合。
采用直拉法生产出目标电阻率为0.9Ωcm的硅单晶。其中N型多晶硅与P型多晶硅以及母合金的详细配方如表4所示：
表4：
在上述的各实施例中，完成生产后为保证产品的合格率，需采用吊测样块的方法，用型号仪和四探针仪检测其型号和电阻率。
特别是实施例25～38，其合格率一般为70～90％，产品单晶的尾部的电阻率会发生反翘。这些不合格的反翘部分可以作为原料，再次投入生产。
若产品的电阻率在一定范围内出现误差，可以补掺N型或P型的母合金进行校正。补掺的具体数值如下列实施例所示：
实施例39：
目标电阻率为1Ωcm，实测型号为P型，需补掺电阻率为0.003Ωcm的N型母合金。则实测电阻率与补掺母合金的含量如下表5所示：
表5：
| 实测电阻率/Ωcm | 补掺母合金含量/g |
| 0.3 | 267 |
| 0.35 | 199 |
| 0.4 | 151 |
| 0.45 | 116 |
| 0.5 | 88 |
| 0.55 | 67 |
| 0.6 | 49 |
| 0.7 | 22 |
| 0.8 | 10 |
实施例40：
目标电阻率为0.7Ωcm，实测型号为N型，需补掺电阻率为0.003Ωcm的P型母合金。则实测电阻率与补掺母合金的含量如下表6所示：
表6：
| 实测电阻率/Ωcm | 补掺母合金含量/g |
| 0.1 | 424 |
| 0.2 | 189 |
| 0.3 | 130 |
| 0.4 | 103 |
| 0.5 | 89 |
| 0.6 | 79 |
| 0.7 | 73 |
| 0.8 | 68 |
| 1 | 61 |
| 1.5 | 53 |
| 2 | 49 |
| 3 | 45 |
| 5 | 42 |
| 8 | 40 |
| 12 | 39 |
实施例41：
目标电阻率为0.7Ωcm，实测型号为P型，需补掺电阻率为0.003Ωcm的P型母合金。则实测电阻率与补掺母合金的含量如下表7所示：
表7：
| 实测电阻率/Ωcm | 补掺母合金含量/g |
| 1 | 6 |
| 1.5 | 17 |
| 2 | 22 |
| 3 | 28 |
| 4.5 | 31 |
| 7 | 33 |
| 11 | 35 |
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
Claims (6)
1、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.5的N型多晶硅和电阻率大于2的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.05～0.08％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
2、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.9的N型多晶硅和电阻率为0.6Ωcm的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.04～0.015％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
3、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.1～0.9的N型多晶硅和电阻率为0.9Ωcm的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为2:3；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.03～0.06％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
4、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率大于2的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.05～0.18％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
5、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率为0.6的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.01～0.13％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
6、一种硅单晶的生产方法，其特征在于包含如下步骤：
(a)、选择电阻率为0.01～0.09的N型多晶硅和电阻率为0.9的P型多晶硅作为原料，所述N型多晶硅与所述P型多晶硅的质量比为1:4；
(b)、选择电阻率为0.0028～0.0032Ωcm的P型母合金作为掺杂剂，所述母合金的质量为所述原料质量的0.03～0.15％；
(c)、将所述原料与所述母合金混合，采用直拉法生产出电阻率为0.8～1Ωcm的硅单晶的成品。
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