太阳能级硅单晶混合掺杂配料方法 【技术领域】
本发明涉及的是一种掺硼掺磷的太阳能级硅单晶混合掺杂配料方法，属于太阳能级CZ单晶硅生产技术领域。
背景技术
目前在太阳能级CZ硅单晶生产过程中，由于使用的物料往往比较复杂，常引起在配料的过程中电阻率和硅料补偿度失控的情况，严重影响到单晶硅片的效率和衰减，同时硅材料的电阻率也会出现超出预期的情况。
【发明内容】
本专利的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种通过计算公式或开发出全自动运算表格，经方便地按序进行计算即可轻易掌握配料技术，以便控制硅棒质量的太阳能级硅单晶混合掺杂配料方法。该方法是：首先将投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度，将所述浓度代入P型或N型的电阻率计算公式，得出对应硅料的电阻率数值；再根据不同的元素分凝系数不同，计算出各元素在硅棒不同长度上的浓度，综合后推算出硅棒不同长度的电阻率。
所述的投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度，其计算公式是：
计算P型掺杂剂浓度
N(p)=1.33X1016ρ+1.082X1017ρ[1+(54.56ρ)1.105]]]>式(1)，
式中：ρ-----电阻率Ω·cm；N----掺杂剂浓度cm-3；
或计算N型掺杂剂浓度
N=6.242×1018ρ×10Z]]>式(2)
Z=A0+A1x+A2x2+A3x31+B1x+B2x2+B3x3]]>
式中：x＝log10ρ
A0＝-3.1083；
A1＝-3.2626；
A2＝-1.2196；
A3＝-0.13923；
B1＝1.0265；
B2＝0.38755；
B3＝0.041833。
所述的投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度后，再将所述浓度代入P型或N型的电阻率计算公式，得出对应硅料的电阻率数值，其采用如下的计算公式(3)或(4)：
计算P型电阻率
式(3)
或计算N型电阻率
ρ=6.242×1018N×10Z]]>式(4)
Z′=A′0+A′1y+A′2y2+A′3y31+B′1y+B′2y2+B′3y3]]>
式中：y＝(log10N)-16；
A′0＝-3.0769；
A′1＝2.2108；
A′2＝-0.62272；
A′3＝0.057501；
B′1＝-0.68157；
B′2＝0.19833；
B′3＝-0.018376。
所述的根据不同的元素分凝系数不同，计算出各元素在硅棒不同长度上的浓度，其所依据的计算公式是：
σL(z′)=σL(1-z′L)k0-1]]>式(5)
其中σL(z′)是晶体生长到Z’时，溶液中溶质的浓度；
σL是晶体开始生长时，溶液中溶质的浓度；
L是晶体生长最大长度；
K0是溶质在溶液中，在相同生长条件下的等效分凝系数。
本发明与现有技术相比，具有方法简单，可靠，产品性能稳定，能够符合实际生产需要等特点。
【附图说明】
图1是本发明的掺硼后晶棒电阻率分布图。
【具体实施方式】
下面将结合具体实施例对本发明作详细的介绍：本发明所述的太阳能级硅单晶混合掺杂配料方法，该方法是：首先将投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度，将所述浓度代入P型或N型的电阻率计算公式，得出对应硅料的电阻率数值；再根据不同的元素分凝系数不同，计算出各元素在硅棒不同长度上的浓度，综合后推算出硅棒不同长度的电阻率。
本专利以GB-T 13389-1992掺硼掺磷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程为应用基础；所述的投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度，其计算公式是：
计算P型掺杂剂浓度
N(p)=1.33X1016ρ+1.082X1017ρ[1+(54.56ρ)1.105]]]>式(1)，
式中：ρ-----电阻率Ω·cm；N----掺杂剂浓度cm-3；
或计算N型掺杂剂浓度
N=6.242×1018ρ×10Z]]>式(2)
Z=A0+A1x+A2x2+A3x31+B1x+B2x2+B3x3]]>
式中：x＝log10ρ；
A0＝-3.1083；
A1＝-3.2626；
A2＝-1.2196；
A3＝-0.13923；
B1＝1.0265；
B2＝0.38755；
B3＝0.041833。
所述的投入的硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度后，再将所述浓度代入P型或N型的电阻率计算公式，得出对应硅料的电阻率数值，其采用如下的计算公式(3)或(4)：
计算P型电阻率
式(3)
或计算N型电阻率
ρ=6.242×1018N×10Z]]>式(4)
Z′=A′0+A′1y+A′2y2+A′3y31+B′1y+B′2y2+B′3y3]]>
式中：y＝(log10N)-16；
A′0＝-3.0769；
A′1＝2.2108；
A′2＝-0.62272；
A′3＝0.057501；
B′1＝-0.68157；
B′2＝0.19833；
B′3＝-0.018376。
所述的根据不同的元素分凝系数不同，计算出各元素在硅棒不同长度上的浓度，其所依据的计算公式是：
σL(z′)=σL(1-z′L)k0-1]]>式(5)
其中σL(z′)是晶体生长到Z’时，溶液中溶质的浓度；
σL是晶体开始生长时，溶液中溶质的浓度；
L是晶体生长最大长度；
K0是溶质在溶液中，在相同生长条件下的等效分凝系数。
本发明通过上述公式的计算制成如下表1，使用者只要将单晶的投料量、投料的电阻率、极性输入到表格中，就可以计算出将要生产的单晶硅棒的不同长度的电阻率。
本表格首先将输入地硅料根据电阻率和极性计算成对应的浓度，对于硼、磷补偿的情况，则先进行补偿，之后哪个元素的原子多，就已那个进行计算。
将最后计算剩余的杂质浓度代入P型或N型的电阻率计算公式，就能得出对应硅料的电阻率数值了。
同时根据硅晶体生长的分凝原理，公式如下：
σL(z′)=σL(1-z′L)k0-1]]>式(5)
其中σL(z′)是晶体生长到Z’时，溶液中溶质的浓度；
σL是晶体开始生长时，溶液中溶质的浓度；
L是晶体生长最大长度；
K0是溶质在溶液中，在相同生长条件下的等效分凝系数。
根据不同的元素分凝系数不同，计算出各元素在硅棒不同长度上的浓度，综合后推算出硅棒不同长度的电阻率。
通过EXCEL完成公式的计算。
实施例1
首先将投料的电阻率、极性、重量、投炉重量、目标电阻率、晶棒直径等输入到自动表格1中(表格中的黄色部分是可以更改数据的。)。
比如：现有N型硅料35kg，电阻率为20Ω·CM，P型硅料30kg，电阻率为2Ω·CM，硅棒的头部目标电阻率为2Ω·CM，P型。硅棒直径为156mm，投料量为65kg。则结果见附图1所示。其中会有4％的计算偏差。
根据这一计算值，对生产进行指导，避免出现异常情况。