本发明提供一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法,属于掺杂硅单晶生产技术领域。该方法包括以下步骤：等径前工序中,调节氩气流量为120slm-130slm,并保持该氩气流量至二段等径工序结束；并且,等径前工序中,调节单晶炉炉压为12 kPa-15 kPa；一段等径工序中,将单晶炉炉压逐渐升高至18 kPa-20 kPa；二段等径工序中,维持单晶炉炉压为18 kPa-20 kPa。通过该方法生产重掺砷硅单晶,能够显著降低所制备的重掺砷硅单晶的电阻率,尤其是将重掺砷硅单晶晶棒的头部电阻率降低至0.0029Ω.cm以下,提高重掺砷硅单晶晶棒的综合利用率,降低生产成本。同时,重掺砷硅单晶晶棒拉制过程中,发生晶变导致NG的概率显著下降,进一步提高重掺砷硅单晶晶棒的合格率。

本发明提供一种固相掺杂方法、装置、重掺砷硅单晶生产系统及生产方法,属于重掺杂硅单晶技术领域。该固相掺杂方法将未经气化的固体掺杂剂或含固体掺杂剂的掺杂料投入化料后的硅熔液中。该固相掺杂装置包括石英杯及石英浮杆,石英杯的上端开口,且设置有用于挂接于单晶炉上的挂钩,石英杯的下端设置有锥形的导料部,导料部的下端连接有下料管。石英浮杆沿下料管的轴向穿过下料管,石英浮杆的上端设置有浮阀,浮阀能够盖合于下料管的上端,石英浮杆的下端设置有浮子。实践表明,采用本发明提供的固相掺杂方法能够提升低电阻率产品的比率,降低晶变的概率,砷掺杂剂的用量相比气相掺杂过程降低约28.4%。固相掺杂装置结构简单,操作方便。

本发明提供一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法,属于掺杂硅单晶生产技术领域。方法包括化料、高温处理、一次安定、一次籽晶试温、降温、砷掺杂、二次安定、二次籽晶试温、引晶、放肩、等径、收尾步骤,其中,降温过程中,使硅熔液液面温度相比引晶温度降低20℃～50℃,砷掺杂过程中,设定单晶炉炉压为20 kPa～25 kPa。实践表明,采用该方法能够有效降低得到的低电阻率重掺砷硅单晶晶棒的电阻率,砷掺杂剂的用量相比气相掺杂过程降低约7.4%,降低重掺砷硅单晶晶棒发生晶变的概率。

本发明提供一种低电阻率重掺砷硅单晶的生产方法及生产系统,属于重掺杂硅单晶生产技术领域。方法通过调整低电阻率重掺砷硅单晶晶棒生产过程中,等径尾部及收尾端部的单晶生长速率、补偿温度、氩气流量,改善低电阻率重掺砷硅单晶的生产工艺,采用调整后的低电阻率重掺砷硅单晶的生产方法得到的重掺砷单晶硅晶棒,不仅电阻率能够满足要求,且晶棒尾部的晶变概率大幅度降低,实践表明,晶棒尾部的晶变概率由改善前的45%降低至5%以下,提高晶棒合格率,减少原料浪费,降低生产成本。

本发明提供一种重掺砷硅单晶收尾方法及装置,属于重掺杂硅单晶生产技术领域。方法根据等径结束后的埚跟比,首先计算理论拉速上调比例X,以该理论拉速上调比例调节进入收尾时的单晶拉速,进行收尾工序。收尾过程中,根据收尾长度,计算拉速上调比例X,逐级调大单晶拉速,直至收尾结束。实践表明,通过本发明提供的重掺砷硅单晶收尾方法能够有效替代人工主观调整,降低劳动强度,减缓重掺砷硅单晶收尾过程对技术人员的主观依赖。同时,采用本发明提供的重掺砷硅单晶收尾方法能够有效降低重掺砷硅单晶晶棒的尾部NG率,提高重掺砷硅单晶晶棒的良率,收尾NG率由传统技术人员进行调整的45%降低至15%,减少硅原料损失,降低生产成本。

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。

本发明实施例公开了一种单晶硅棒的拉制方法及单晶硅棒,所述方法包括：将设定质量的多晶硅熔料和第一预设质量的掺杂剂放置于石英坩埚中加热熔化形成硅熔液后,拉制第一预设长度的第一单晶硅棒节；当所述第一单晶硅棒节收尾时,在所述第一单晶硅棒节的尾部生长出带水平肩部的晶体；提升所述第一单晶硅棒节至副炉室冷却后,将第二预设质量的所述掺杂剂放置在所述晶体的水平肩部处；通过下降所述第一单晶硅棒节使所述晶体完全浸入剩余的所述硅熔液中并熔化后,拉制第二预设长度的第二单晶硅棒节。

本发明实施例公开了一种单晶硅棒的拉制方法及单晶硅棒,所述方法包括：将设定质量的多晶硅熔料和第一预设质量的掺杂剂放置于石英坩埚中加热熔化形成硅熔液后,下降籽晶至所述硅熔液液面处并拉制第一预设长度的第一单晶硅棒节；在所述第一单晶硅棒节冷却后将所述第一单晶硅棒节移出拉晶炉,并沿所述第一单晶硅棒节的细颈处剪断以获得剩余的籽晶；下降所述剩余的籽晶至剩余的所述硅熔液液面处,拉制带水平肩部的晶体；提升所述晶体至副炉室冷却后,将第二预设质量的所述掺杂剂放置在所述晶体的水平肩部处；通过下降所述晶体直至所述晶体完全浸入所述剩余的硅熔液中熔化后,拉制第二预设长度的第二单晶硅棒节。