本发明涉及单晶硅制造,尤其涉及一种磷锑共掺掺杂工艺方法。
背景技术:
1、目前市场绝大数单晶n型硅棒拉制,使用掺杂剂为掺磷晶棒,因掺磷晶棒分凝系数为0.35<1并且挥发小,电阻率分布头高尾低;而新型掺锑晶棒虽然分凝系数0.023<1,但极易挥发,导致产出晶棒电阻头低尾高;以上两种掺杂剂产出晶棒头尾电阻率均有较大的差值,电阻率一致性差,影响最终硅片效率。
2、专利技术文献cn202311131542.8公开了一种电阻率补掺控制方法,包括步骤一、计算需求头部头部目标电阻率所需掺杂剂重量,步骤二、计算其所含掺杂剂重量,并扣除循环料中带入掺杂剂重量,步骤三、计算掺杂剂挥发及分凝,得出预加掺常量,步骤四、计算首投电阻加掺,步骤五、分段计算后得出加掺重量m,步骤六、分档计算后得出原料中掺杂重量m、步骤七、根据加料次数rcz给定系数,步骤八、根据理论值与产出间存在差异,制定校正量。该发明能够根据单晶炉台差异、不同温度区间挥发不同及循环料中带入掺杂剂影响等因素,对掺杂剂损失量进行精准计算并校正控制,保证晶体产出的电阻均匀性,避免掺杂剂损失或者增加影响晶体最终的电阻。但是该补掺方法并不适用于磷锑共掺杂进行电阻补偿,因为在实际生产过程中,单晶炉存在难成晶多次调温引放现象,在调温过程中温度是偏高的,会加快锑金属挥发,导致电阻率升高,不能保证电阻率一致性。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明的目的在于提出一种磷锑共掺掺杂工艺方法,通过磷锑掺杂金属共同补偿,前期锑金属主导影响电阻率,后期锑金属挥发,磷金属电阻补偿实现电阻率一致性,最终电阻率可实现头尾电阻率差异在0.1ω之间,提升硅片效率。
2、基于上述目的,本发明提供了一种磷锑共掺掺杂工艺方法,包括加料掺杂和装置补掺;所述加料掺杂为炉台正常加料时加掺;所述装置补掺为炉台不加料时补掺。
3、进一步的,所述加料掺杂为先根据头部目标电阻计算锑金属和磷金属掺杂量,再进行加掺。
4、进一步的,所述装置补掺为先根据补掺公式计算锑合金补掺量,再使用掺杂装置补掺。
5、进一步的所述补掺公式如下所示:
6、
7、其中剩料量为多次引放需补掺锑合金时的炉内剩料总重量,剩料量为多次引放需补掺锑合金时的炉内剩料总重量,总投料量为炉台引放前加入的总重量,补掺系数为根据实际挥发及分凝系数综合得出,初始锑合金为炉台引放前通过料筒加入的锑合金重量。
8、进一步的,所述补掺系数为经验值,根据不同热场保温性不同,挥发不同,经过实际测算,炉台每调温引放1-3次,补掺系数在10%-30%之间可保证补掺后产出电阻率一致。
9、进一步的,所述加料掺杂时锑金属掺杂量为头部目标电阻的70%-80%,磷金属掺杂量为头部目标电阻的20%-30%,前期磷锑金属共同达到头部目标电阻,拉晶过程中锑金属挥发严重,磷金属分凝系数0.35<1,因此随着拉晶,磷金属掺杂浓度升高而锑金属浓度减少,总体实现在晶棒中掺杂剂浓度不变,可实现头尾电阻率一致性。
10、进一步的,所述加料掺杂时加掺桶数要求最后一桶并且位置在料筒中部加入,其目的为减少掺杂锑合金的时间与温度,保证不同炉台电阻一致性,在单晶炉熔料过程中,原料是从原料外部慢慢到内部融化,熔料温度是中心低,边缘高,温度越高对锑合金挥发越严重。因此加掺位置在料筒中部加入,可以保证熔料过程中锑合金在料块中心位置,温度最低,减少熔料温度对锑合金挥发影响,进而保证炉台电阻率一致性。
11、进一步的,所述加料掺杂时最后一桶加完料前到开始调温主加功率降低时,干泵开度从100%开度调整至40%-60%开度,炉压由7-10torr升至15-20torr。其目的为最后一桶熔料时减少掺杂锑合金的挥发,保证不同炉台电阻一致性。
12、进一步地,所述最后一桶是单晶炉加料的最后一桶。
13、进一步的,所述使用掺杂装置补掺为炉台每调温引放1-3次时使用。
14、进一步的,所述使用掺杂装置补充锑合金时,要求锑合金在调温前5-10min加入炉内,并且加入锑合金时水冷屏处于最高位,离熔硅液面200-300mm。
15、进一步的,所述锑合金在加入时是以固态金属加入熔硅液面,在调温中熔硅温度最高,为防止冷热差距较大会使得合金炸裂,影响电阻,因此在调温前5-10min中加入,可缩小温度差,防止锑合金炸裂。
16、进一步的,所述使用补掺装置加入锑合金从副室口进行加入,由于受到重力作用影响,加入锑合金时会导致液面轻微溅硅,为防止溅硅到水冷屏上影响拉晶,加入锑合金时水冷屏要求必须处于最高位。
17、本发明的有益效果:
18、采用本发明提供的磷锑共掺掺杂工艺方法进行电阻补偿,加料掺杂方式及装置补掺方式共同进行调整,前期锑金属主导影响电阻率,后期锑金属挥发,磷金属电阻补偿实现电阻率一致性,最终电阻率可实现头尾电阻率差异在0.1ω之间,提升硅片效率。
1.一种磷锑共掺掺杂工艺方法,其特征在于,包括加料掺杂和装置补掺;所述加料掺杂为炉台正常加料时加掺;所述装置补掺为炉台不加料时补掺;
2.根据权利要求1所述的磷锑共掺掺杂工艺方法,其特征在于,所述加料掺杂时锑金属掺杂量为头部目标电阻的70%-80%,磷金属掺杂量为头部目标电阻的20%-30%。
3.根据权利要求1所述的磷锑共掺掺杂工艺方法,其特征在于,所述使用掺杂装置补掺为炉台每调温引放1-3次时使用。
4.根据权利要求1所述的磷锑共掺掺杂工艺方法,其特征在于,所述使用掺杂装置补充锑合金时,要求锑合金在调温前5-10min加入炉内,并且加入锑合金时水冷屏处于最高位,离熔硅液面200-300mm。