硼-镓共掺单晶制备设备及其制备方法.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CN112760704A(43)申请公布日2021.05.07(21)申请号202011578046.3(22)申请日2020.12.28(71)申请人晶澳太阳能有限公司地址055550河北省邢台市宁晋县晶龙大街申请人晶澳太阳能越南有限公司(72)发明人韩庆辉张晓朋赵聚来(74)专利代理机构北京市万慧达律师事务所11111代理人盛安平(51)Int.Cl.C30B15/04(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书3页说明书16页附图7页(54)发明名称硼-镓共掺单晶制备设备及其制备方法(57)摘要本公开涉及一种硼‑镓共掺单晶设备及其制备方法，所述设备包括单晶炉，二次加料装置，提拉装置和单独的加料小管，制备方法包括以下步骤：步骤S1：通过二次加料装置向单晶炉加入第一原料，所述第一原料包括以下组分：第一硅料80000‑120000重量份，掺硼合金80‑120重量份，纯镓0.5‑2重量份，熔化第一原料，熔化后的第一原料结晶得到第一单晶棒；从石英坩埚内取出第一单晶棒；步骤S2：通过二次加料装置向单晶炉加入第二原料，所述第二原料包括以下组分：第二硅料160000‑200000重量份，掺硼合金160‑200重量份，纯镓0.5‑2重量份，熔化第二原料，熔化后的第二原料结晶得到第二单晶棒。CN112760704ACN112760704A权利要求书1/3页1.一种硼‑镓共掺单晶制备设备，包括：单晶炉，所述单晶炉包括主室和副室，所述主室上部为主室候口，所述主室通过主室喉口与主室上方的副室相连通，主室候口处设有隔离阀；主室为一个中空的腔体，腔体底部设有石英坩埚，石英坩埚的上方为一个自上而下直径渐渐缩小的导流装置；主室的侧壁设有进气口和排气口，所述排气口外接至抽空装置；二次加料装置，所述二次加料装置包括加料筒、钼杆和石英锥，所述加料筒为具有上开口和下开口的中空的腔体，所述钼杆设于加料筒的内部，所述石英锥为向下逐渐增大的棱锥体，石英锥的顶部小于加料筒的内径且位于加料筒的内部，石英锥的底部大于加料筒的内径且位于加料筒的外部，石英锥设有自顶部到底部的贯穿孔，钼杆的下端穿过石英锥的贯穿孔以带动石英锥打开或者密封加料筒的下开口；提拉装置，提拉装置设于副室的上方且通过重锤连接至二次加料装置使得二次加料装置在副室和主室的内部移动；加料小管，所述加料小管用于向二次加料装置加料且独立于所述单晶炉、二次加料装置和提拉装置。2.一种硼‑镓共掺单晶制备方法，使用权利要求1所述的设备制备单晶，包括以下步骤：步骤S1：通过二次加料装置向单晶炉加入第一原料，所述第一原料包括以下组分：第一硅料80000‑120000重量份，掺硼合金80‑120重量份，纯镓0.5‑2重量份，熔化第一原料，熔化后的第一原料结晶得到第一单晶棒；从石英坩埚内取出第一单晶棒；步骤S2：通过二次加料装置向单晶炉加入第二原料，所述第二原料包括以下组分：第二硅料160000‑200000重量份，掺硼合金160‑200重量份，纯镓0.5‑2重量份，熔化第二原料，熔化后的第二原料结晶得到第二单晶棒。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一硅料包括原生多晶硅和非原生多晶硅，所述原生多晶硅和非原生多晶硅的比例为1:4‑1:2；所述第二硅料包括原生多晶硅和非原生多晶硅，所述原生多晶硅和非原生多晶硅的比例为1:2‑3:4。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，重复步骤S2以得到多份第二单晶棒。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述掺硼合金为硅硼合金，且硼的重量比例为0.008％‑0.01％。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中第一硅料为100000重量份，掺硼合金为100重量份，纯镓为1重量份。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中第二硅料为180000重量份，掺硼合金为180重量份，纯镓为1重量份。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中掺硼合金的添加量W1通过以下公式获得：所述步骤S2中掺硼合金的添加量W2通过以下公式获得：其中W1为步骤S1中掺硼合金的添加量，CH1为步骤S1中掺硼合金的杂质浓度，CS1为第一原料熔化后形成的熔体中的杂质浓度，μ1为步骤S1中N型第一单晶棒电子迁移量，q1为步骤2CN112760704A权利要求书2/3页S1中P型第一单晶棒空穴迁移量，步骤S1中的掺硼合金在第一原料熔化后形成的熔体中的分凝系数用K1表示，M1为第一原料的重量，g1是所要求的电阻率对应的第一单晶棒的长度比例且g1<1；其中W2为步骤S2中掺硼合金的添加量，CH2为步骤S2中掺硼合金的杂质浓度，CS2为第二原料熔化后形成的熔体中的