本申請涉及單晶硅制造，特別涉及一種單晶硅棒的制作方法以及硅片。

背景技術：

1、單晶硅的生長中，為了調整單晶硅棒的電阻率，可以使用摻雜劑，例如硼(b)、磷(p)、砷(as)、銻(sb)等。在熔融工序中將摻雜劑與多晶硅原料一起投入坩堝內，通過加熱器加熱使摻雜劑與多晶硅一起熔化，從而產生包括硅錠摻雜劑的單晶硅棒。

2、但是，受摻雜劑的分凝系數和蒸發性的影響，導致單晶硅棒的不同位置電阻率不同，例如，磷元素在硅中分凝系數較小且蒸發速率較低，導致單晶硅棒的電阻率從頭部至尾部逐漸下降，單晶硅棒頭尾的電阻率差異較大；銻元素由于蒸發速率較快，在拉晶過程中硅熔液中的銻濃度下降，進而導致單晶硅棒的尾部電阻率上升。

技術實現思路

1、本申請實施例提供一種單晶硅棒的制作方法以及硅片，至少有利于管控單晶硅棒的電阻率均勻性。

2、根據本申請一些實施例，本申請實施例一方面提供一種單晶硅棒的制作方法，包括：制備測試單晶硅棒，在制備測試單晶硅棒的熔融工序中加入摻雜劑；模擬初始摻雜濃度模型，初始摻雜濃度模型表征為，在等徑工序中，測試單晶硅棒中摻雜劑的濃度隨時間的變化趨勢；設定目標濃度區間，目標濃度區間的最小值為第一濃度，目標濃度區間的最大值為第二濃度；根據目標濃度區間對初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取預測模型，預測模型表征為，在等徑工序中，多次補加摻雜劑的情況下，單晶硅棒中摻雜劑的濃度隨時間的變化趨勢，且單晶硅棒中摻雜劑的濃度始終處于第一濃度和第二濃度之間，預測模型中包括多個濃度拐點和多個補摻時間點，補摻時間點為補加摻雜劑的時間點，濃度拐點為補加摻雜劑之后單晶硅棒中摻雜劑濃度開始升高或者降低的時間點，每一補摻時間點對應優先于一濃度拐點；制備目標單晶硅棒，在制備目標單晶硅棒的等徑工序中，根據補摻時間點補加摻雜劑。

3、在一些實施例中，在每次補摻時間點下，補加摻雜劑的質量均相同；或者任意先后兩次補摻時間點之間的時間差相同。

4、在一些實施例中，根據目標濃度區間對初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取預測模型包括：基于第一濃度和第二濃度計算預設補摻計量；獲取初始摻雜濃度模型中，測試單晶硅棒中摻雜劑的濃度第一次到達第一濃度或者第二濃度時的第一時間點；結合摻雜劑的蒸發系數和分凝系數以及預設補摻計量，對初始摻雜濃度模型進行第一次優化，在第一次優化的過程中，反復調整第一次補摻時間點，以使濃度拐點的處于目標濃度區間內；依照時間順序逐次對前一次優化的初始摻雜濃度模型進行再次優化，以每次初始摻雜濃度模型中摻雜劑的濃度到達第一濃度或者第二濃度前，加入摻雜劑的質量均為預設補摻計量作為條件，調整對應的補摻時間點，以獲取預測模型。

5、在一些實施例中，預設補摻計量大于或者等于第二濃度與第一濃度差值的1/3，且小于或者等于第二濃度與第一濃度差值的2/3。

6、在一些實施例中，根據目標濃度區間對初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取預測模型包括：獲取初始摻雜濃度模型中，測試單晶硅棒中摻雜劑的濃度第一次到達第一濃度或者第二濃度時的第一時間點；根據第一時間點與等徑工序的開始時間點計算第一次補摻時間點，第一次補摻時間點與等徑工序的開始時間點之間的時間差為補摻時間差；結合第一次補摻時間點與摻雜劑的蒸發系數和分凝系數對初始摻雜濃度模型進行第一次優化，在第一次優化的過程中，反復調整第一次摻雜劑的質量，以使濃度拐點的處于目標濃度區間內；依照時間順序逐次對前一次優化的初始摻雜濃度模型進行再次優化，以前一次補摻時間點與后一次補摻時間點之間的時間差等于補摻時間差作為條件，調整對應的摻雜劑的質量，以獲取預測模型。

7、在一些實施例中，第一次補摻時間點與等徑工序的開始時間點之間的時間差為初始時間差，補摻時間差大于初始時間差的1/3，且小于初始時間差的2/3。

8、在一些實施例中，隨著等徑工序的時間增加，不同的補摻時間點與對應的濃度拐點之間的時間差逐漸減小。

9、在一些實施例中，在制備目標單晶硅棒之后，還包括：獲取目標單晶硅棒中的摻雜劑的實際濃度變化曲線，基于實際濃度變化曲線對預測模型進行修正。

10、在一些實施例中，摻雜劑的顆粒大小為2mm～10mm。

11、根據本申請一些實施例，本申請實施例另一方面提供一種硅片，硅片經由單晶硅棒切割而成，單晶硅棒采用上述實施例中的單晶硅棒的制作方法所制備。

12、本申請實施例提供的技術方案至少具有以下優點：

13、本申請實施例提供的單晶硅棒的制備方法，先制備測試單晶硅棒，基于測試單晶硅棒的工藝參數以及性能參數模擬初始摻雜濃度模型，以表征測試單晶硅棒中摻雜劑濃度隨時間的變化趨勢；進一步根據設定的目標濃度區間，對初始摻雜濃度模型進行優化，以獲得預測模型，預測模型可以預測在等徑工序中，多次補加摻雜劑的情況下，單晶硅棒中摻雜劑濃度隨時間的變化趨勢，預測模型中包括多個濃度拐點和多個補摻時間點，每一補摻時間點對應優先于一濃度拐點，以緩解補加摻雜劑后單晶硅棒中摻雜劑濃度的變化滯后的問題，有利于保持單晶硅棒中摻雜劑的濃度始終處于第一濃度和第二濃度之間；進而后續實際制備的目標單晶硅棒能夠更加符合目標電阻率范圍，提高單晶硅棒的電阻率均勻性的可控性。

技術特征：

1.一種單晶硅棒的制作方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，在每次所述補摻時間點下，補加摻雜劑的質量均相同；或者任意先后兩次所述補摻時間點之間的時間差相同。

3.根據權利要求2所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，在每次所述補摻時間點下，補加摻雜劑的質量均相同，根據所述目標濃度區間對所述初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取所述預測模型包括：

4.根據權利要求3所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，所述預設補摻計量大于或者等于所述第二濃度與所述第一濃度差值的1/3，且小于或者等于所述第二濃度與所述第一濃度差值的2/3。

5.根據權利要求2所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，任意先后兩次所述補摻時間點之間的時間差相同，根據所述目標濃度區間對所述初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取所述預測模型包括：

6.根據權利要求5所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，第一次所述補摻時間點與等徑工序的開始時間點之間的時間差為初始時間差，所述補摻時間差大于所述初始時間差的1/3，且小于所述初始時間差的2/3。

7.根據權利要求1所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，隨著等徑工序的時間增加，不同的所述補摻時間點與對應的所述濃度拐點之間的時間差逐漸減小。

8.根據權利要求1所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，在制備所述目標單晶硅棒之后，還包括：獲取所述目標單晶硅棒中的摻雜劑的實際濃度變化曲線，基于所述實際濃度變化曲線對所述預測模型進行修正。

9.根據權利要求1所述的單晶硅棒的制作方法，其特征在于，摻雜劑的顆粒大小為2mm～10mm。

10.一種硅片，其特征在于，所述硅片經由單晶硅棒切割而成，所述單晶硅棒采用如權利要求1～9中任一項所述的單晶硅棒的制作方法所制備。

技術總結
本申請涉及單晶硅制造技術領域，提供一種單晶硅棒的制作方法以及硅片，至少有利于管控單晶硅棒的電阻率均勻性。方法包括：制備測試單晶硅棒，根據測試單晶硅棒模擬初始摻雜濃度模型，初始摻雜濃度模型表征為，在等徑工序中，測試單晶硅棒中摻雜劑的濃度隨時間的變化趨勢；根據目標濃度區間對初始摻雜濃度模型進行優化，以獲取預測模型，預測模型表征為，在等徑工序中，多次補加摻雜劑的情況下，單晶硅棒中摻雜劑的濃度隨時間的變化趨勢，預測模型中包括多個濃度拐點和多個補摻時間點，每一補摻時間點對應優先于一濃度拐點；制備目標單晶硅棒，在制備目標單晶硅棒的等徑工序中，根據補摻時間點補加摻雜劑。

技術研發人員：李鳳春,程宇,徐濤
受保護的技術使用者：晶科能源股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24