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技術

本發明專利技術公開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，得到穩定的熔硅；(2)在穩定的熔硅中引入籽晶，晶體生長經縮頸、放肩過程，進入等徑生長階段；(3)在等徑生長階段，通入和所述固體摻雜劑導電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長完成。本發明專利技術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。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體材料領域，具體涉及一種通過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。
技術介紹
在可預見的未來，光伏發電是最重要的可再生能源技術。據歐洲光伏工業協會(EPIA)預測，2030年光伏發電將滿足全球近10%的電力需求。目前的太陽電池主要是基于摻硼的單晶硅材料制造的，但這種電池因為單晶硅中同時含有硼和氧，在使用過程中會形成硼氧復合體，致使太陽電池的光電轉換效率下降10%以上，太陽電池的性能顯著降低。為解決該問題，研究人員專利技術了摻鎵的單晶硅太陽電池。摻鎵的單晶硅太陽電池雖然無光衰減現象，但其存在很大的缺陷，由于鎵在硅中的分凝系數極低(約O. 008)，這就導致了摻鎵直拉單晶硅生長過程中，軸向電阻率相差很大，直拉單晶硅中最后生長的單晶硅的電阻率達不到要求，使得摻鎵直拉單晶硅的實際利用率只有80%左右。此外，摻鎵直拉單晶硅的電阻率分布較寬，導致太陽電池的效率分布也寬，嚴重影響了太陽電池組件功率輸出的一致性。這些缺陷導致摻鎵太陽電池成本高昂，在工業界大規模應用遇到困難。到目前為止，國內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。在微電子領域，重摻銻直拉單晶硅也是一種重要材料，由其制成的η/η+外延片具有過渡區窄、結梯度陡、高溫下銻的擴散系數小等優點，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也非常小(約O. 023)，同樣導致摻銻直拉單晶硅的軸向電阻率均勻性很差。
技術實現思路
本專利技術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，簡單實用，具有良好的工業應用前景。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，得到穩定的熔硅；(2)在穩定的熔硅中引入籽晶，晶體生長經縮頸、放肩過程，進入等徑生長階段；(3)在等徑生長階段，通入和所述固體摻雜劑導電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長完成。在直拉硅單晶正常的等徑生長過程中，持續均勻地通入摻雜氣體實現氣相摻雜，摻雜氣體弓丨入的氣相雜質在硅單晶中的分布服從如下等式權利要求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，得到穩定的熔硅；在穩定的熔硅中引入籽晶，晶體生長經縮頸、放肩過程，進入等徑生長階段；其特征在于，在等徑生長階段，通入和所述固體摻雜劑導電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長完成。2.如權利要求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，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，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數為I 99. 9%。7.如權利要求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室的流量為I lOOOsccm。8.如權利要求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%以上區域的軸向電阻率為O. 5 3Qcm。9.如權利要求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%以上區域的軸向電阻率變化小于25%。全文摘要本專利技術公開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，得到穩定的熔硅；(2)在穩定的熔硅中引入籽晶，晶體生長經縮頸、放肩過程，進入等徑生長階段；(3)在等徑生長階段，通入和所述固體摻雜劑導電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長完成。本專利技術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C30B15/04GK102912424SQ20121038298公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月10日 優先權日2012年10月10日專利技術者楊德仁, 陳鵬, 余學功, 吳軼超, 陳仙子 申請人:浙江大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
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，得到穩定的熔硅；在穩定的熔硅中引入籽晶，晶體生長經縮頸、放肩過程，進入等徑生長階段；其特征在于，在等徑生長階段，通入和所述固體摻雜劑導電類型相反的摻雜氣體，直至直拉單晶硅生長完成。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊德仁，陳鵬，余學功，吳軼超，陳仙子，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：