直拉硅单晶的掺杂装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113549994A(43)申请公布日2021.10.26(21)申请号202110829948.8(22)申请日2021.07.22(71)申请人宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司地址750000宁夏回族自治区银川市经济技术开发区光明西路28号(72)发明人刘进王忠保李巨晓芮阳魏兴彤马小龙虎永慧(74)专利代理机构宁夏三源鑫知识产权代理事务所(普通合伙)64105代理人孙彦虎(51)Int.Cl.C30B15/04(2006.01)C30B15/20(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图6页(54)发明名称直拉硅单晶的掺杂装置及方法(57)摘要一种用于直拉硅单晶的掺杂装置及方法，属于直拉法生产单晶硅设备技术领域，包括石英内胆、石英钟罩和石英杯，在石英钟罩内设置石英内胆，石英杯内置于石英内胆，在内胆本体的上端从上而下依次盖合有第一石英盖、第二石英盖，第一石英盖与第二石英盖之间形成排气腔，第二石英盖上设置有第一通气孔，第一通气孔上垂直安装有调压管，排气片盖合在第一通气孔上，在内胆本体的环壁上设有第二通气孔，第二通气孔位于所述第一石英盖与第二石英盖之间，在掺杂过程中，通过排气片、调压管及通气孔可调节石英内胆内的压力，避免冒泡现象的产生，减少掺杂剂的挥发，使得气化掺杂剂充分融入硅熔液中进行掺杂，提高掺杂率，减少炉内污染。CN113549994ACN113549994A权利要求书1/1页1.一种直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：包括掺杂部件，所述掺杂部件包括石英内胆、石英钟罩、和石英杯，所述石英内胆包括内胆本体、浸液管、第一石英盖、第二石英盖、调压管和排气片，所述内胆本体为中空结构，所述内胆本体上下开口，所述浸液管的两端开口，所述浸液管的上端与内胆本体的下端连接，所述浸液管的下端为自由端，在内胆本体的上端从上而下依次盖合有第一石英盖、第二石英盖，所述第一石英盖与第二石英盖之间形成排气腔，在第二石英盖上设有第一通气孔，所述调压管竖直设置，所述调压管两端开口，所述调压管的下端与第一通气孔的上端面连接，所述排气片为圆形，所述排气片盖合在第一通气孔上，所述排气片的直径大于第一通气孔的内径，所述排气片的直径小于调压管的内径，所述石英钟罩设于内胆本体外围，所述石英钟罩为筒状，所述石英钟罩的下端开口，所述石英钟罩的上端与内胆本体的外壁密封连接，在内胆本体的环壁上设有第二通气孔，所述第二通气孔位于所述第一石英盖与第二石英盖之间，所述排气腔通过第二通气孔与石英钟罩的内腔连通，所述石英杯内置于内胆本体，所述石英杯的上端开口与内胆本体的内腔连通。2.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述内胆本体底壁为锥形。3.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述浸液管的下端能够浸入硅熔液的液面以下。4.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述第二石英盖的下部设置有挂钩，用于悬挂所述石英杯。5.如权利要求4所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述石英杯的上端设置有吊耳，所述吊耳悬挂于挂钩上。6.如权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述直拉硅单晶的掺杂装置还包括单晶炉，所述单晶炉内安装有石英坩埚。7.如权利要求6所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述掺杂部件设置在所述单晶炉内，且位于石英坩埚的正上方，所述掺杂部件可垂直上下移动。配合挂钩使用。8.如权利要求7所述的直拉硅单晶的掺杂装置，其特征在于：所述石英钟罩与所述内胆本体同轴设置，所述内胆本体与所述石英杯同轴设置，所述石英杯与所述浸液管同轴设置，所述浸液管与所述石英坩埚同轴设置。9.一种掺杂方法，利用权利要求1所述的直拉硅单晶的掺杂装置，包括以下步骤：（S）将盛放掺杂剂磷或砷的掺杂部件下降，所述掺杂部件保持400500mm/min的下降速1~度，直到浸液管下端进入硅熔液的液面以下20‑30mm，气化掺杂剂受热膨胀，排气片被气压冲开，使得15%~25%的气化掺杂剂通过第一通气孔进入石英内胆与石英钟罩之间空腔，并沿石英内胆与石英钟罩之间空腔向下流动，进入硅熔液进行掺杂，剩余的气化掺杂剂通过浸液管下端进入硅熔液内进行掺杂。10.如权利要求9所述的掺杂方法，其特征在于：所述掺杂方法还包括以下步骤：（S）设置掺杂参数：设置单晶炉内温度为12801320℃，单晶炉内氩气流量恒定在750~~85L/min，保持单晶炉内炉压为20~30Kpa。2CN113549994A说明书1/6页直拉硅单晶的掺杂装置及方法技术领域[0001]本发明属于直拉法生产单晶硅设备技术领域，具体涉及一种直拉硅单晶的掺杂装置及方法。背景技术[0002]重掺硅单晶片是最为理