CN115341271A - 一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，在拉制掺镓单晶过程中，进行磷元素掺杂，随着单晶长度的增加，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个重量变化量；或，随着坩埚内剩料重量的减少，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，坩埚内剩料的重量每减少一个剩料重量变化量，含磷元素气体的流量增加一个第一流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量。本发明的有益效果是随着单晶长度的增加或随着坩埚内剩料的重量逐渐减少，使用持续含磷元素气体或含磷元素固体进行磷元素掺杂，有效抑制电阻率衰减，单晶电阻率一致性更好。

Description

一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法
技术领域
本发明属于光伏技术领域，尤其是涉及一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法。
背景技术
现有技术中，掺镓单晶相比掺硼单晶具有低光衰的优势，推动了市场对掺镓单晶的需求，但由于Ga的分凝系数极小(Ga：0.008，B：0.8)，同样的棒长下，电阻率分布更加宽泛。
掺镓单晶由于镓单质在硅中的分凝系数小，为满足客户对掺镓产品电阻率的需求，当期行业内均采取降低掺镓单晶拉棒长度的措施，减少降档品的产生；掺镓产品入档长度较掺硼入档长度降低30％，会导致企业制造成本增加。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，在拉制掺镓单晶过程中，进行磷元素掺杂，控制单晶轴向电阻率衰减，其中，掺杂方式为：
随着单晶长度的增加，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个重量变化量；
或，
随着坩埚内剩料重量的减少，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，坩埚内剩料的重量每减少一个剩料重量变化量，含磷元素气体的流量增加一个第一流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量。
进一步的，单晶长度的长度变化量为0-10m。
进一步的，含磷元素气体的流量的流量变化量为-20-100L/min。
进一步的，含磷元素固体的重量的重量变化量为0-10kg。
进一步的，坩埚内剩料的剩料重量变化量为0-1000kg。
进一步的，含磷元素气体的流量的第一流量变化量为-20-100L/min。
进一步的，含磷元素固体的重量的第一重量变化量为0-10kg
进一步的，含磷元素气体为磷烷气体或磷烷与氩气的混合气体，含磷元素固体为磷合金或磷单质。
进一步的，在单晶长度增加的每一个长度区间内，含磷元素气体的流量变化量不相同，含磷元素固体的重量变化量不相同。
进一步的，在坩埚内剩料的重量减少的每一个重量区间内，含磷元素气体的第一流量变化量不相同，含磷元素固体的第一重量变化量不相同。
由于采用上述技术方案，掺镓单晶在拉制的过程中，不同的单晶长度或不同的坩埚内剩料的重量相对应的镓合金衰减方式不同，随着单晶长度的增加或随着坩埚内剩料的重量逐渐减少，使用持续含磷元素气体或含磷元素固体进行磷元素的掺杂，使得制备的单晶具有镓和磷，且含磷元素的气体在通入的过程中流量逐渐增加，含磷元素的固体的重量逐渐增加，使得硅单晶沿着头部至尾部方向，磷的浓度逐渐增加，且硅单晶的含有磷和镓部分的单位长度轴向电阻率的变化量较小，有效抑制电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好，此方法可实现在硅单晶生产过程中持续补掺杂质，单晶电阻率一致性有效控制，增加单晶棒长，提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的一实施例涉及一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，用于直拉掺镓单晶，在掺镓单晶拉制的过程中，进行磷元素的掺杂，控制镓单质在硅中的分凝速度，从而控制电阻率轴向衰减速率，可使得产出的单晶的电阻率一致性更好，可使掺镓产品的拉制与掺硼入档长度一致，降低制造成本, 提高生产效率。
一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，在拉制掺镓单晶过程中，进行磷元素掺杂，在进行磷元素掺杂时，可以在单晶拉制的任一阶段进行，可以是引晶阶段，也可以是扩肩阶段，或者是等径阶段，磷元素掺杂的时机根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；单晶拉制过程中，在进行磷元素掺杂后，可以在等径阶段结束后结束磷元素的掺杂，或者，也可以在收尾阶段结束磷元素的掺杂，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
优选的，在本实施例中，根据单晶电阻率的轴向电阻率的衰减变化，磷元素在等径开始阶段进行掺杂，在收尾阶段结束时结束磷元素掺杂，控制镓单质在硅中的分凝速度，使得单晶电阻率轴向衰减缓慢，使得单晶的电阻率一致性好。
其中，掺杂方式为：
随着单晶长度的增加，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个重量变化量，随着单晶的拉制长度的增加，单晶的轴向电阻率快速衰减，为了减缓单晶的轴向电阻率衰减速率，进行磷元素的掺杂，可以通入含磷元素的气体或向硅溶液中加入含磷元素固体，抑制镓单质在硅中的分凝速度。
当通入含磷元素气体时，随着单晶拉制长度的增加，逐步增加含磷元素气体的流量，逐步增加磷元素气体的磷元素的浓度，抑制单晶轴向电阻率的衰减；具体地，当单晶的长度为第一长度时，含磷元素气体的流量为第一流量，当单晶的长度增加一个长度变化量，单晶的长度为第二长度时，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量，此时含磷元素气体的流量为第二流量，含磷元素气体按照第二流量持续通入，直至单晶的长度增加了一个长度变化量，单晶的长度增长为第三长度，此时，含磷元素气体的流量也增加一个流量变化量，含磷元素气体的流量增加为第三流量，含磷元素气体按照第三流量持续通入，直至单晶的长度增加一个长度变化量，单晶的长度增长为第四长度，含磷元素的气体增加一个流量变化量，依次类推，直至单晶的长度拉制规格要求，完成单颗单晶的拉制；其中，单晶长度的长度变化量为0-10m，该长度变化量可以是1m、3m、5m、7m、9m或10m，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；含磷元素气体的流量的流量变化量为-20-100L/min，该流量变化量可以是-20L/min、-10L/min、0L/min、10L/min、30L/min、50 L/min、70L/min、90L/min或100L/min，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
当向硅溶液中加入含磷元素固体时，随着单晶拉制长度的增加，逐步增加含磷元素固体的重量，逐步增加含磷元素固体中磷元素的浓度，抑制单晶轴向电阻率的衰减；具体地，当单晶的长度为第一长度时，含磷元素固体的重量为第一重量，当单晶的长度增加一个长度变化量，单晶的长度为第二长度时，含磷元素固体的重量增加一个重量变化量，此时含磷元素固体的重量为第二重量，含磷元素固体加入后，直至单晶的长度增加了一个长度变化量，单晶的长度增长为第三长度，此时，含磷元素固体的重量也增加一个重量变化量，含磷元素固体的重量为第三重量，含磷元素气固体加入后，直至单晶的长度增加一个长度变化量，单晶的长度增长为第四长度，含磷元素固体的重量增加一个重量变化量，依次类推，直至单晶的长度拉制规格要求，完成单颗单晶的拉制；其中，单晶长度的长度变化量为0-10m，该长度变化量可以是1m、3m、5m、7m、9m或10m，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；含磷元素固体的重量的重量变化量为0-10kg，该含磷元素固体的重量变化量可以是1kg、3kg、5kg、7kg、9kg或10kg，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
或者，根据坩埚内剩料重量进行磷元素的掺杂，控制单晶的轴向电阻率，根据不同剩料重量阶段的镓合金衰减方式，在不同的剩料重量区间进行磷元素的掺杂，抑制轴向电阻率的衰减。随着坩埚内剩料重量的减少，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，坩埚内剩料重量每减少一个剩料重量变化量，含磷元素气体的流量增加一个第一流量变化量或含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量。随着坩埚内剩料重量的减少，单晶的轴向电阻率快速衰减，为了减缓单晶的轴向电阻率衰减速率，进行磷元素的掺杂，可以通入含磷元素的气体或向硅溶液中加入含磷元素固体，抑制镓单质在硅中的分凝速度。
当通入含磷元素气体时，随着坩埚内剩料重量的减少，逐步增加含磷元素气体的流量，逐步增加磷元素气体的磷元素的浓度，抑制单晶轴向电阻率的衰减；具体地，当坩埚内剩料的重量为第一重量时，含磷元素气体的流量为第一流量，当坩埚内剩料的重量减少一个剩料重量变化量时，坩埚内剩料的重量为第二重量，含磷元素气体的流量增加一个第一流量变化量，此时含磷元素气体的流量为第二流量，含磷元素气体按照第二流量持续通入，直至坩埚内剩料的重量减少了一个剩料重量变化量，坩埚内剩料的重量为第三重量，此时，含磷元素气体的流量也增加一个第一流量变化量，含磷元素气体的流量增加为第三流量，含磷元素气体按照第三流量持续通入，直至坩埚内剩料的重量减少一个剩料重量变化量，坩埚内的剩料的重量为第四重量，含磷元素的气体增加一个第一流量变化量，依次类推，直至坩埚内剩料被完全拉完，完成单颗单晶的拉制；其中，坩埚内剩料的剩料重量变化量为0-1000kg，该剩料重量变化量可以是10kg、50kg、100kg、200kg、300kg、 400kg、500kg、600kg、700kg、800kg、900kg或1000kg，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；含磷元素气体的流量的第一流量变化量为 -20-100L/min，该流量变化量可以是-20L/min、-10L/min、0L/min、10L/min、 30L/min、50L/min、70L/min、90L/min或100L/min，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
当向硅溶液中加入含磷元素固体时，随着坩埚内剩料的减少，逐步增加含磷元素固体的重量，逐步增加含磷元素固体中磷元素的浓度，抑制单晶轴向电阻率的衰减；具体地，当坩埚内剩料的重量为第一重量时，含磷元素固体的重量为第一重量，当坩埚内剩料的重量减少一个剩料重量变化量时，坩埚内的剩料的重量为第二重量，含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量，此时含磷元素固体的重量为第二重量，含磷元素固体加入后，直至坩埚内剩料的重量减少一个剩料重量变化量，坩埚内的剩料的重量为第三重量，此时，含磷元素固体的重量也增加一个第一重量变化量，含磷元素固体的重量为第三重量，含磷元素固体加入后，直至坩埚内剩料的重量减少一个剩料重量变化量，坩埚内剩料的重量为第四重量，含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量，依次类推，直至坩埚内剩料被拉完，完成单颗单晶的拉制；其中，坩埚内剩料的剩料重量变化量为0-1000kg，该剩料重量变化量可以是10kg、50kg、100kg、200kg、300kg、400kg、500kg、600kg、700kg、800kg、 900kg或1000kg，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求；含磷元素固体的重量的第一重量变化量为0-10kg，该含磷元素固体的重量变化量可以是1kg、3kg、5kg、7kg、9kg或10kg，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。
单晶长度在增加时，单晶的长度的相邻的长度变化量可以相同，也可以不相同，根据单晶的轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
坩埚内剩料的重量减少时，坩埚内剩料的重量的相邻的剩料重量变化量可以相同，也可以不相同，根据单晶的轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
在单晶的长度增加的每一个长度区间内，相邻的含磷元素气体的流量的流量变化量可以相同，也可以不相同，相邻的含磷元素固体的重量的重量变化量可以相同，也可以不相同，根据单晶的轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
在坩埚内剩料的重量减少的每一个重量区间内，相邻的含磷元素气体的流量的流量变化量可以相同，也可以不相同，相邻的含磷元素固体的重量的重量变化量可以相同，也可以不相同，根据单晶的轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
上述的含磷元素气体的流量变化量和第一流量变化量可以相同，也可以不相同，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。相邻两个单晶增加的区间内或相邻两个坩埚内剩料重量减少的区间内，含磷元素气体的流量变化量或第一流量变化量可以相同，也可以不相同，根据实际单晶轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
上述的含磷固体的重量变化量和第一重量变化量可以相同，也可以不相同，根据实际需求进行选择，这里不做具体要求。相邻两个单晶增加的区间内或相邻两个坩埚内剩料重量减少的区间内，含磷固体的重量变化量或第一重量变化量可以相同，也可以不相同，根据实际单晶轴向电阻率衰减趋势进行选择，这里不做具体要求。
上述的含磷元素气体为磷烷气体或磷烷与氩气的混合气体，根据实际需求进行选择。含磷元素固体为磷合金或磷单质，根据实际需求进行选择。
实施例一
在拉制掺镓单晶过程中，随着单晶长度的增加，进行含磷元素气体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量，随着单晶的拉制长度的增加，根据单晶轴向电阻率衰减趋势，进行含磷元素气体流量的流量变化量的选择，逐步增加含磷元素气体的流量，抑制镓单质在硅中的分凝速度，使得单晶轴向电阻率衰减减缓。
具体的，在本实施例中，单晶的长度增加变化量为10m，则：
当单晶的长度由0增加至10m，含磷元素气体的流量由10ml/min增加至20ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由1Ω·cm/m衰减为0.95Ω·cm/m；
当单晶的长度由10增加至20m，含磷元素气体的流量由20ml/min增加至30ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.95Ω·cm/m衰减为0.86Ω·cm/m；
当单晶的长度由20增加至30m，含磷元素气体的流量由30ml/min增加至40ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.86Ω·cm/m衰减为0.76Ω·cm/m；
当单晶的长度由30增加至40m，含磷元素气体的流量由40ml/min增加至80ml/min，含磷元素气体的流量变化量为40ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.76Ω·cm/m衰减为0.7Ω·cm/m；
当单晶的长度由40增加至50m，含磷元素气体的流量由80ml/min增加至100ml/min，含磷元素气体的流量变化量为20ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.7Ω·cm/m衰减为0.66Ω·cm/m；
当单晶的长度由50增加至60m，含磷元素气体的流量由100ml/min减少至80ml/min，含磷元素气体的流量变化量为-20ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.66Ω·cm/m衰减为0.6Ω·cm/m；
当单晶的长度由60增加至70m，含磷元素气体的流量由80ml/min增加至90ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.6Ω·cm/m衰减为0.54Ω·cm/m；
当单晶的长度由70增加至80m，含磷元素气体的流量由90ml/min增加至100ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.54Ω·cm/m衰减为0.45Ω·cm/m。
由上述内容可以知道，在掺镓单晶拉制的过程中，通入含磷元素的气体，单晶轴向电阻率的变化量逐渐减小，单晶轴向电阻率衰减减缓，有效抑制单晶轴向电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好。
实施例二
在拉制掺镓单晶过程中，随着单晶长度的增加，进行含磷元素固体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，含磷元素固体的重量增加一个重量变化量，随着单晶的拉制长度的增加，根据单晶轴向电阻率衰减趋势，进行含磷元素固体重量的重量变化量的选择，逐步增加含磷元素固体的重量，抑制镓单质在硅中的分凝速度，使得单晶轴向电阻率衰减减缓。
具体的，在本实施例中，单晶的长度增加变化量为10m，则：
当单晶的长度由0增加至10m，含磷元素固体的重量由1g增加至2g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由1 Ω·cm/m衰减为0.92Ω·cm/m；
当单晶的长度由10增加至20m，含磷元素固体的重量由2g增加至3g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由 0.92Ω·cm/m衰减为0.84Ω·cm/m；
当单晶的长度由20增加至30m，含磷元素固体的重量由3g增加至4g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由 0.84Ω·cm/m衰减为0.78Ω·cm/m；
当单晶的长度由30增加至40m，含磷元素固体的重量由4g增加至5g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.78Ω·cm/m衰减为0.66Ω·cm/m；
当单晶的长度由40增加至50m，含磷元素固体的重量由5g增加至7g，含磷元素固体的重量变化量为2g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由 0.66Ω·cm/m衰减为0.6Ω·cm/m；
当单晶的长度由50增加至60m，含磷元素固体的重量由7g增加至8g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.6 Ω·cm/m衰减为0.55Ω·cm/m；
当单晶的长度由60增加至70m，含磷元素固体的重量由8g增加至9g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由 0.55Ω·cm/m衰减为0.5Ω·cm/m；
当单晶的长度由70增加至80m，含磷元素固体的重量由9g增加至11g，含磷元素固体的重量变化量为2g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.5 Ω·cm/m衰减为0.4Ω·cm/m；。
由上述内容可以知道，在掺镓单晶拉制的过程中，进行含磷元素固体掺杂，单晶轴向电阻率的变化量逐渐减小，单晶轴向电阻率衰减减缓，有效抑制单晶轴向电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好。
实施例三
在拉制掺镓单晶过程中，随着坩埚内剩料重量的减少，进行含磷元素气体掺杂，坩埚内剩料每减少一个剩料变化量，含磷元素气体的流量增加一个流量变化量，随着坩埚内剩料的重量的减少，根据单晶轴向电阻率衰减趋势，进行含磷元素气体流量的流量变化量的选择，逐步增加含磷元素气体的流量，抑制镓单质在硅中的分凝速度，使得单晶轴向电阻率衰减减缓。
具体的，在本实施例中，坩埚内剩料的重量的重量变化量为10kg，则：
当坩埚内的剩料的重量由80kg减少至70kg，含磷元素气体的流量由 10ml/min增加至20ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由1Ω·cm/m衰减为0.95Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由70kg减少至60kg，含磷元素气体的流量由 20ml/min增加至30ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.95Ω·cm/m衰减为0.86Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由60kg减少至50kg，含磷元素气体的流量由 30ml/min增加至40ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.86Ω·cm/m衰减为0.76Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由50kg减少至40kg，含磷元素气体的流量由 40ml/min增加至80ml/min，含磷元素气体的流量变化量为40ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.76Ω·cm/m衰减为0.7Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由40kg减少至30kg，含磷元素气体的流量由 80ml/min增加至100ml/min，含磷元素气体的流量变化量为20ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.7Ω·cm/m衰减为0.66Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由30kg减少至20kg，含磷元素气体的流量由 100ml/min减少至80ml/min，含磷元素气体的流量变化量为-20ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.66Ω·cm/m衰减为0.6Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由20kg减少至10kg，含磷元素气体的流量由 80ml/min增加至90ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.6Ω·cm/m衰减为0.54Ω·cm/m；
当坩埚内的剩料的重量由10kg减少至0kg，含磷元素气体的流量由 90ml/min增加至100ml/min，含磷元素气体的流量变化量为10ml/min，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.54Ω·cm/m衰减为0.45Ω·cm/m。
由上述内容可以知道，在掺镓单晶拉制的过程中，随着坩埚内剩料的重量的减少，通入含磷元素的气体，单晶轴向电阻率的变化量逐渐减小，单晶轴向电阻率衰减减缓，有效抑制单晶轴向电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好。
实施例四
在拉制掺镓单晶过程中，随着坩埚内剩料的减少，进行含磷元素固体掺杂，坩埚内剩料的重量每减少一个剩料重量变化量，含磷元素固体的重量增加一个重量变化量，随着坩埚内剩料的重量的减少，根据单晶轴向电阻率衰减趋势，进行含磷元素固体重量的重量变化量的选择，逐步增加含磷元素固体的重量，抑制镓单质在硅中的分凝速度，使得单晶轴向电阻率衰减减缓。
具体的，在本实施例中，坩埚内剩料的剩料重量变化量为10kg，则：
当坩埚内剩料的重量由80kg减少至70kg，含磷元素固体的重量由1g 增加至2g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由1Ω·cm/m衰减为0.92Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由70kg减少至60kg，含磷元素固体的重量由2g 增加至3g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.92Ω·cm/m衰减为0.84Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由60kg减少至50kg，含磷元素固体的重量由3g 增加至4g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.84Ω·cm/m衰减为0.78Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由50kg减少至40kg，含磷元素固体的重量由4g 增加至5g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.78Ω·cm/m衰减为0.66Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由40kg减少至30kg，含磷元素固体的重量由5g 增加至7g，含磷元素固体的重量变化量为2g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.66Ω·cm/m衰减为0.6Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由30kg减少至20kg，含磷元素固体的重量由7g 增加至8g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.6Ω·cm/m衰减为0.55Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由20kg减少至10kg，含磷元素固体的重量由8g 增加至9g，含磷元素固体的重量变化量为1g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.55Ω·cm/m衰减为0.5Ω·cm/m；
当坩埚内剩料的重量由10kg减少至0kg，含磷元素固体的重量由9g增加至11g，含磷元素固体的重量变化量为2g，掺杂后单晶的轴向电阻率变化量为由0.5Ω·cm/m衰减为0.4Ω·cm/m；。
由上述内容可以知道，在掺镓单晶拉制的过程中，随着坩埚内剩料的重量的减少，进行含磷元素固体掺杂，单晶轴向电阻率的变化量逐渐减小，单晶轴向电阻率衰减减缓，有效抑制单晶轴向电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好。
对实施例一和实施例二进行分析，如下表所示：
Figure BDA0003064957330000131
由上表内容可以知道，随着单晶长度的增加，通入含磷元素气体或加入含磷元素固体进行磷元素掺杂，随着单晶长度的增加，含磷元素气体的流量逐步增大，含磷元素固体的重量逐渐增加，拉制的单晶的轴向电阻率变化量与未进行磷元素掺杂相比逐渐减少，单晶轴向电阻率衰减得到抑制，单晶轴向电阻率衰减缓慢，单晶电阻率均匀性后，可以实现在单晶生产过程中持续补掺杂质，增加单晶棒长，提高生产效率。
对实施例三和实施例四进行分析，如下表所示：
Figure BDA0003064957330000141
由上表内容可以知道，随着坩埚内剩料的重量的减少，通入含磷元素气体或加入含磷元素固体进行磷元素掺杂，随着坩埚内剩料的重量的逐渐减少，含磷元素气体的流量逐步增大，含磷元素固体的重量逐渐增大，拉制的单晶的轴向电阻率变化量与未进行磷元素掺杂相比逐渐减少，单晶轴向电阻率衰减得到抑制，单晶轴向电阻率衰减缓慢，单晶电阻率均匀性后，可以实现在单晶生产过程中持续补掺杂质，增加单晶棒长，提高生产效率。
在单晶长度的增加的过程中，相邻单晶长度的长度变化量不相同时，磷元素掺杂时按下表所示的进行掺杂：
Figure BDA0003064957330000142
Figure BDA0003064957330000151
在坩埚内剩料的重量减少的过程中，相邻的坩埚内剩料的剩料变化量不相同时，磷元素掺杂时按下表所示的进行掺杂：
Figure BDA0003064957330000152
由上述两个表格内容可以知道，随着单晶长度的增加或随着坩埚内剩料的重量的减少，通入含磷元素气体或加入含磷元素固体进行磷元素掺杂，随着单晶长度的逐渐增加或随着坩埚内剩料的重量的逐渐减少，含磷元素气体的流量逐步增大，含磷元素固体的重量逐渐增大，拉制的单晶的轴向电阻率变化量与未进行磷元素掺杂相比逐渐减少，单晶轴向电阻率衰减得到抑制，单晶轴向电阻率衰减缓慢，单晶电阻率均匀性后，可以实现在单晶生产过程中持续补掺杂质，增加单晶棒长，提高生产效率。
由于采用上述技术方案，掺镓单晶在拉制的过程中，不同的单晶长度或不同的坩埚内剩料的重量相对应的镓合金衰减方式不同，随着单晶长度的增加或随着坩埚内剩料的重量逐渐减少，使用持续含磷元素气体或含磷元素固体进行磷元素的掺杂，使得制备的单晶具有镓和磷，且含磷元素的气体在通入的过程中流量逐渐增加，含磷元素的固体的重量逐渐增加，使得硅单晶沿着头部至尾部方向，磷的浓度逐渐增加，且硅单晶的含有磷和镓部分的单位长度轴向电阻率的变化量较小，有效抑制电阻率衰减，单晶电阻率均匀性好，此方法可实现在硅单晶生产过程中持续补掺杂质，单晶电阻率一致性有效控制，增加单晶棒长，提高生产效率。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：在拉制掺镓单晶过程中，进行磷元素掺杂，控制单晶轴向电阻率衰减，其中，掺杂方式为：
随着单晶长度的增加，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，单晶长度每增长一个长度变化量，所述含磷元素气体的流量增加一个流量变化量或所述含磷元素固体的重量增加一个重量变化量；
或，
随着坩埚内剩料重量的减少，进行含磷元素气体或含磷元素固体掺杂，坩埚内剩料的重量每减少一个剩料重量变化量，所述含磷元素气体的流量增加一个第一流量变化量或所述含磷元素固体的重量增加一个第一重量变化量。
2.根据权利要求1所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述单晶长度的长度变化量为0-10m。
3.根据权利要求1或2所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述含磷元素气体的流量的流量变化量为-20-100L/min。
4.根据权利要求1或2所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述含磷元素固体的重量的重量变化量为0-10kg。
5.根据权利要求1所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述坩埚内剩料的剩料重量变化量为0-1000kg。
6.根据权利要求1或5所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述含磷元素气体的流量的第一流量变化量为-20-100L/min。
7.根据权利要求1或5所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述含磷元素固体的重量的第一重量变化量为0-10kg。
8.根据权利要求1或2或5所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：所述含磷元素气体为磷烷气体或磷烷与氩气的混合气体，所述含磷元素固体为磷合金或磷单质。
9.根据权利要求1所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：在单晶长度增加的每一个长度区间内，所述含磷元素气体的流量变化量不相同，所述含磷元素固体的重量变化量不相同。
10.根据权利要求1所述的控制单晶电阻率轴向衰减速率的方法，其特征在于：在坩埚内剩料的重量减少的每一个重量区间内，所述含磷元素气体的第一流量变化量不相同，所述含磷元素固体的第一重量变化量不相同。
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