《掺硼磷CZ硅棒及配料中硼、磷快速分析法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《掺硼磷CZ硅棒及配料中硼、磷快速分析法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102081063 A (43)申请公布日 2011.06.01 CN 102081063 A *CN102081063A* (21)申请号 200910154756.0 (22)申请日 2009.12.01 G01N 27/04(2006.01) (71)申请人 王正园 地址 314100 浙江省嘉善县解放东路 367 号 楼 2 单元 203 室 (72)发明人 石坚 (54) 发明名称 掺硼磷 CZ 硅棒及配料中硼、 磷快速分析法 (57) 摘要 一种掺硼磷 CZ 硅棒及配料中硼磷含量的快 速分析法。该方法首先计算出 CZ 硅棒的头部掺 杂浓度和一定长度上的掺杂。
2、浓度， 根据公式 (4)、 (5)、 (6)， 推导出此 CZ 硅棒配料中的硼、 磷含量， 转换成对应的电阻率， 同时根据公式 (4)， 计算出 硅棒上任意长度上的硼含量引起的电阻率和等效 电阻率 ； 本发明具有计算准确、 方便快捷的优势， 减少硅材料的测试成本与费用， 可以用于太阳能 级 CZ 单晶的质量鉴别、 半导体 CZ 单晶的质量鉴 别、 硅料的质量鉴别等方面， 应用前景广泛。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 CN 102081068 A1/1 页 2 1. 一种掺硼磷 CZ 硅棒及配。
3、料中硼磷含量的快速分析法， 其特征在于根据测量的硅棒 的头部和一定长度上的极性和电阻率， 然后根据 GB/T 13389-1992 掺硼掺磷硅单晶电阻率 与掺杂剂浓度换算规程中的公式计算出对应的头部和一定长度上等效掺杂剂浓度N头和NL； 根据晶体分凝理论， 得出 CZ 硅棒的溶质分凝公式 (4) 式 (4)， 其中 ： N目是晶体开始生长 L 时， 晶体上的溶质浓度 ； N0是晶体头部溶质浓度 ； D 是晶体的平均直径 ； L 是晶体生长长度 ； W 是投炉量 ； K0是溶质的有效分凝系数 ； 由已知的公式 (4)、 硅棒头部等效掺杂剂浓度 N头、 硅棒长度 L 上等效掺杂剂浓度 NL、 晶 。
4、体的平均直径D、 晶体生长长度L、 投炉量W、 硼的有效分凝系数KOB0.75、 磷的有效分凝系 数 KOP 0.35， 设生产此硅棒的配料中原始磷浓度为 Y， 原始硼浓度为 X， 式 (5) 式 (6) 注 ： Y 值应为负数。 依据公式 (4) 计算出硅棒上各点硼含量和等效掺杂剂含量。根据 GB/T 13389-1992 掺 硼掺磷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程中的公式， 利用 EXCEL 将以上公式、 数据录入， 计算出 X、 Y 浓度对应的电阻率以及硅棒上任意长度上的硼含量引起的电阻率和等效电阻 率。 权 利 要 求 书 CN 102081063 A CN 102081068 A1/。
5、4 页 3 掺硼磷 CZ 硅棒及配料中硼、 磷快速分析法 技术领域 0001 本发明涉及的是一种掺硼磷 CZ 硅棒及配料中硼磷含量的快速分析法。 背景技术 0002 目前在生产 CZ 硅棒时， 尤其在太阳能领域， 常出现配料过程中既存在含硼硅料， 又存在含磷硅料的情况， 生产出硅棒后， 如不进行元素分析测试， 就无法知道原料中的硼磷 含量， 而做元素分析， 成本一般在2000-3000元， 周期约1周， 这给对于硅材料的质量鉴定增 加了成本， 拖延了分析时间。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种能快速分析出掺硼磷 CZ 硅棒及配料中硼磷含量的分 析方法。 0004 本方法的方案如下 。
6、： 0005 1、 根据 CZ 硅棒测量的头尾电阻率、 极性， 求出对应的掺杂浓度 ； 0006 2、 根据晶体生长的分凝理论， 可以得出一定长度上的溶质浓度分布 ； 0007 3、 根据 1、 2 中已知的信息， 求出硅棒对应的配料中的等效杂质浓度 ； 0008 4、 根据 1、 2、 3 中已知信息， 求出对应的等效电阻率以及硅棒其他各点的掺杂剂分 凝数据和电阻率 ； 0009 应用本方法分析出的数据， 简单、 快速、 可靠， 可以减少硅材料的质量鉴定成本， 提 高工艺水平。 附图说明 0010 附图 1 中的深色部分是可变数据， 可按照实际情况进行填写 ； 附图中的 “此根硅棒 的电阻率。
7、分布情况” 是指按照以上深色部分的数据计算出来的硅棒对应长度上的电阻率情 况和极性情况 ； 附图中的 “硼的分布曲线” 是指深色部分数据对应的硅棒中硼元素的分布曲 线 ；“配料中 P 型掺杂剂等效浓度” 是指生产深色数据对应的硅棒时， 其对应配料中的硼的 浓度 ；“配料中的 N 型掺杂剂等效浓度” 是指生产深色数据对应的硅棒时， 其对应配料中的 磷的浓度。 具体实施方式 0011 本方法如下 ： 0012 一、 根据测量的硅棒的头部和一定长度上的极性和电阻率， 然后根据 GB/T 13389-1992 掺硼掺磷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程中的公式计算出对应的头部和 一定长度上等效掺杂剂浓度。
8、 N头和 NL， 如公式 (1) 和公式 (2) ； 0013 计算 P 型掺杂剂浓度的公式 ： 说 明 书 CN 102081063 A CN 102081068 A2/4 页 4 0014 式 (1)， 0015 式中 ： - 电阻率 cm ； N- 掺杂剂浓度 cm-3； 0016 计算 N 型掺杂剂浓度的公式 ： 0017 式 (2)， 0018 0019 式中 ： x log10 ； 0020 A0 -3.1083 ； 0021 A1 -3.2626 ； 0022 A2 -1.2196 ； 0023 A3 -0.13923 ； 0024 B1 1.0265 ； 0025 B2 0.3。
9、8755 ； 0026 B3 0.041833。 0027 二、 根据晶体生长理论中的分凝公式 (3)， 结合硅棒生长参数， 得出关于晶棒投料 量 W、 目标长度 L、 平均直径 D 的浓度分凝公式 (4)， 公式 (3)、 (4) 如下 ： 0028 晶体生长的分凝公式如下 ： 0029 式 (3)， 0030 其中 CL(z ) 是晶体生长到 Z 时， 晶体中溶质的浓度 ； 0031 CL是晶体开始生长 L 时， 晶体中溶质的浓度 ； 0032 L 是晶体生长最大长度 ； 0033 K0是溶质在溶液中， 在相同生长条件下的等效分凝系数 ； 0034 式 (4)， 0035 其中 ： N目是。
10、晶体开始生长 L 时， 晶体上的溶质浓度 ； 0036 N0是晶体头部溶质浓度 ； 0037 D 是晶体的平均直径 ； 0038 L 是晶体生长长度 ； 0039 W 是投炉量 ； 0040 K0是溶质的有效分凝系数 ； 0041 三、 根据已知的硅棒头部等效掺杂剂浓度N头、 硅棒长度L上等效掺杂剂浓度NL、 晶 说 明 书 CN 102081063 A CN 102081068 A3/4 页 5 体的平均直径D、 晶体生长长度L、 投炉量W、 硼的有效分凝系数KOB0.75、 磷的有效分凝系 数 KOP 0.35， 设生产此硅棒的配料中原始磷浓度为 Y， 原始硼浓度为 X， 则有 ： 004。
11、2 式 (5) 0043 式 (6) 0044 注 ： Y值应为负数。 在计算中， 当晶体中N型掺杂剂浓度和P型掺杂剂浓度相等时， 晶体显高阻， 等效于本征半导体。 0045 四、 根据 GB/T 13389-1992 掺硼掺磷硅单晶电阻率与掺杂剂浓度换算规程中的公 式 (7)、 (8)， 可计算出生产此硅棒的配料中 P 型等效电阻率和 N 型等效电阻率。 0046 计算 P 型电阻率的公式 ： 0047 0048 式 (7) 0049 计算 N 型电阻率的公式 ： 0050 式 (8) 0051 0052 式中 ： y (log10N)-16 ； 0053 A 0 -3.0769 ； 005。
12、4 A 1 2.2108 ； 0055 A 2 -0.62272 ； 0056 A 3 0.057501 ； 0057 B 1 -0.68157 ； 0058 B 2 0.19833 ； 0059 B 3 -0.018376。 0060 同时根据公式 (4)、 (5)、 (6)、 (7)、 (8)， 可进一步算出此硅棒其他各点的电阻率以 说 明 书 CN 102081063 A CN 102081068 A4/4 页 6 及硅棒其他各点硼的电阻率分布。根据以上公式， 可借助 EXCEL 表格， 简化计算步骤， 快捷 的得出所需要的数据。 0061 实例 1 ： 0062 生产单晶硅棒， 平均直。
13、径 157mm， 投炉量 65kg， 测出晶棒头部电阻率为 P 型 3CM， 在晶棒 1215mm 处， 电阻率为 P 型 2.6CM ： 0063 根据以上方法 ： 生产此硅棒， 配料中磷的等效电阻率为 1.484CM， 浓度为 3.19*1015/cm3， 硼的等效电阻率为 1.873CM， 浓度为 7.57*1015/cm3， 在硅棒 1000mm 处的 电阻率 P 型 2.66CM， 在硅棒 600mm 处的硼对应的电阻率为 2.16CM。见附图 1。 说 明 书 CN 102081063 A CN 102081068 A1/1 页 7 附图 1 说 明 书 附 图 CN 102081063 A 。