本发明专利技术涉及一种提高区熔硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，在硅熔体外部安装行波磁场发生器，在区熔硅单晶拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；通过行波磁场加强区熔硅单晶中心部位硅熔体的纵向对流强度，进而带动硅熔体边缘部位的流动强度；行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为1～50cm，磁场的最大强度为400～800Gauss，磁场速度为1～4cm/s；通过控制行波磁场N极S极间距，调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更加均匀，提高区熔气掺硅单晶的径向电阻率均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种区熔硅单晶的生产方法，特别一种提高区熔硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法。
技术介绍
采用气掺法生产区熔硅单晶，其成本要远低于NTD法生产的硅单晶，但是其径向电阻率均匀性也比NTD区熔硅单晶要差，还需要进一步提高。区熔硅单晶径向电阻率均匀性差，主要是因为气掺过程中，掺杂剂通过硅熔体的表面进入硅熔体中，所以硅熔体表面浓度较高，内部浓度较低，因而导致掺杂剂在硅熔体中的分布较不均匀。目前提高均匀性的方法，主要是通过增强硅熔体的对流来达到的。提高区熔气掺硅单晶径向电阻率均匀性的方法主要有下轴正反转法、上轴偏心拉晶法以及优化上转、下转之间比例等方法，但对均匀性的提高仍不理想。行波磁场在钢铁、有色金属行业应用的目的在于形成强烈的对流，金属熔体的流动要快速才能将枝状晶打碎，形成等轴晶粒，从而获得良好的机械性能。欧洲的进了开发节能磁场的KRISTMAG项目，在直拉法(Czochralski)中已经应用了行波磁场。但应用的目的在于降低磁场对电力的损耗量，节约能源。这是因为变化磁场只需较弱的磁场强度就可以达到与恒定磁场对熔体相同的影响。为了防止金属炉壁对磁场的损耗，此种行波磁场放置在炉膛内部，且同时起到加热的作用，其材质为耐高温的石墨。设计不同于欧洲技术的提高区熔硅单晶电阻率均匀性的方法是本
技术人员的课题，行波磁场的作用在于形成硅熔体良好流动方式，并促进硅熔体的对流从而得到较好的搅拌效果，提高掺杂剂分布的均匀性。因而需要对行波磁场各项参数对熔体流动形式、流动强度的影响进行试验和研究。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为克服现有技术的情况，提供一种新的方法来提高区熔硅单晶电阻率均匀性，新的方法采用行波磁场，其作用为促进硅熔体的对流，从而使掺杂剂分布更加均匀。磁场设计均、磁场强度、磁场变化频率等与欧洲的节能行波磁场不同。本专利技术是通过这样的技术方案实现的一种提高区熔硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，在硅熔体外部安装行波磁场发生器，在区熔硅单晶拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；通过行波磁场加强区熔硅单晶中心部位硅熔体的纵向对流强度，进而带动硅熔体边缘部位的流动强度；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为I 50cm,磁场的最大强度为400 800Gauss,磁场速度为I 4cm/s ;通过控制行波磁场N极S极间距,调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更加均匀，提高掺杂剂的均匀性；所述方法包括如下步骤a)首先将炉门打开，用纤维纸将炉门内壁、上炉室、上轴、线圈和保温筒等部分擦拭一遍;b)将卡盘安装在多晶料头部，并用扳手拧紧，之后将卡盘安装在上轴低端，之后调整多晶料棒使之呈竖直状态；c)然后安装线圈和保温筒，并用水平仪进行水平调整，之后用专门的对中工具进行线圈的对中，之后将石墨环伸出，下降多晶使之位于石墨环上方约3mm ；d)抽空，充入Ar气使炉压达到4bar，之后缓慢增加功率进行预热，预热时间为30分钟之后向上升起单晶使石墨环能够收回初始位置时将石墨环退出，下降多晶料棒进行加热；e)待多晶料棒下端出现熔区后，上升籽晶与熔区接触进行过热引晶；f)引晶完毕后，开启下速进行拉细颈细颈直径02 3mm，长度为150mm；g)降低下速进行扩肩，此时开始通入掺杂气体，并开启行波磁场，设定行波磁场的峰值强度，当扩肩直径达到设定值时，降低下轴速度开始等径生长，最后生长完成后，收尾停炉， 并取出硅单晶；根据上述步骤制备获得的区熔硅单晶电阻率均匀性达到RRV < 10%。本专利技术的有益效果是行波磁场的作用在于形成硅熔体良好流动方式，并促进硅熔体的对流从而得到较好的搅拌效果，提高掺杂剂分布的均匀性，采用本专利技术，可以有效促进硅熔体的对流，提高区熔气掺硅单晶的径向电阻率均匀性。附图说明图I为行波磁场发生器安装示意图。其中I.为加热线圈，2.为保温筒，3.为行波磁场发生器。具体实施方式为了更清楚的理解本专利技术，结合附图和实施例详细描述本专利技术如图I所示，通过在硅熔体外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；所述的行波磁场发生器为圆筒型发生器。本实施方式采用圆筒型行波磁场，相比与双边和单边行波磁场，圆筒型行波磁场可以使硅熔体的对流具有轴对称性，提高硅单晶的径向电阻率均匀性。行波磁场N极和S 极的间距为I 50cm,磁场的最大强度为400 800Gauss,磁场速度为I 4cm/s,通过这样磁场设计，既可以保证对硅熔体对流形式和强度有较好的促进作用，同时又不引起强对流致使硅熔体不稳定，进而引起断苞。区熔炉为PVA FZ-30型区熔炉，区熔气掺硅单晶的直径为153mm。首先将炉门打开，用纤维纸将炉门内壁、上炉室、上轴、线圈和保温筒等部分擦拭一遍;将卡盘安装在多晶料头部，并用扳手拧紧，之后将卡盘安装在上轴低端，之后调整多晶料棒使之呈竖直状态；然后安装线圈和保温筒，并用水平仪进行水平调整。之后用专门的对中工具进行线圈的对中。之后将石墨环伸出，下降多晶使之位于石墨环上方约3_ ；抽空，充入Ar气使炉压达到4bar，之后缓慢增加功率进行预热，预热时间为30分钟。之后向上升起单晶使石墨环能够收回初始位置时将石墨环退出，下降多晶料棒进行加热。待多晶料棒下端出现熔区后，上升籽晶与熔区接触进行过热引晶。引晶完毕后，开启下速进行拉细颈细颈直径02 3mm，长度为150mm ；降低下速进行扩肩，此时开始通入掺杂气体，并开启行波磁场，设定行波磁场的峰值强度。当扩肩直径达到设定值时，降低下轴速度开始等径生长。最后生长完成后，收尾停炉， 并取出硅单晶。本专利技术采用了行波磁场，其作用为促进硅熔体的对流，从而使掺杂剂分布更加均匀。磁场设计均、磁场强度、磁场变化频率等与欧洲的节能行波磁场不同。经过研究发现，行波磁场主要加强了中心部位熔体的纵向对流强度，进而带动硅熔体边缘部位的流动强度，使得全部硅熔体都能得到较好的混合效果。其中行波磁场N极S 极间距主要影响流动路径，行波磁场速度和强度对熔体对流的强度和对流路径都有一定程度的影响。通过调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更佳均匀， 有效提高掺杂剂的均匀性。旋转磁场主要促进同一水平高度的硅熔体对流，但行波磁场通过促进中心熔体的纵向对流对全部硅熔体都有良好的混合效果。 根据上述说明，结合本领域技术可实现本专利技术的方案。权利要求1. 一种提高区熔硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，在硅熔体外部安装行波磁场发生器，在区熔硅单晶拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；通过行波磁场加强区熔硅单晶中心部位硅熔体的纵向对流强度，进而带动硅熔体边缘部位的流动强度；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为I 50cm,磁场的最大强度为400 800Gauss,磁场速度为I 4cm/s ;通过控制行波磁场N极S极间距,调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更加均匀，提高掺杂剂的均匀性；所述方法包括如下步骤a)首先将炉门打开，用纤维纸将炉门内壁、上炉室、上轴、线圈和保温筒等部分擦拭一遍；b)将卡盘安装在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李建宏，张雪囡，菅瑞娟，王遵义，刘铮，王刚，赵宏波，
申请(专利权)人：天津市环欧半导体材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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