硅单晶是微电子工业的基础材料，以微电子工业为核心的信息电子产业已经成为世界上第一大产业。其中，重掺磷直拉硅单晶作为硅外延片的衬底材料，是一种用于集成电路和功率电子器件的重要硅单晶品种。
生长重掺磷硅单晶面临两大困难，即：(1) 由于重掺磷导致硅熔体组分过冷，引起生长界面不稳定；(2) 磷极易挥发，一方面难以增加掺杂浓度，另一方面其挥发物会破坏硅晶体生长。因此，重掺磷直拉硅单晶的制备一直是国际硅材料界的一个难题，国际上仅有2-3家领先的硅材料企业可以制备。但是，国外公司对相关技术一直保密，而我国在近四十年来没有突破。另外，国际上关于重掺磷直拉硅单晶缺陷的基础研究几乎是空白的。
从2002年开始，项目系统研究了重掺磷导致的过冷度对硅晶体生长的影响、磷的挥发与分凝对掺杂效率的影响、热场与工艺参数对硅晶体生长的影响以及重掺磷直拉硅单晶中的缺陷形成及其控制等方面的科学与技术问题，取得了如下创新成果：(1) 发明了独特的漏斗状磷掺杂工具及掺杂方法，显著提高了磷的掺杂效率，从而实现了磷在硅熔体中的高度重掺；(2) 提出创新的双圆锥台导流罩热场结构，从根本上解决了重掺磷带来的组分过冷和磷极易挥发所导致的晶体生长困难的问题；(3) 发明了用于显示重掺磷硅单晶中缺陷的腐蚀液，实现了缺陷的快速显示。该腐蚀液不含传统腐蚀液中具有的铬离子，对环境更加友好；(4) 开发了独特的重掺磷直拉硅单晶的晶体生长工艺。同时，在国际上首先系统开展了重掺磷直拉硅单晶中缺陷的基础研究，揭示了重掺磷直拉硅单晶中新的氧沉淀形核机制、原生缺陷的形成机理等。
项目名称：重掺磷直拉硅单晶的制备技术及应用
完成人员：杨德仁, (田达晰), 马向阳, (宫龙飞), 陈加和, (何永增), 曾俞衡, 阙端麟完成单位：浙江大学材料科学与工程系, 宁波立立电子股份有限公司
