在国家节能环保的号召下,促使着节能型器件和新型能源技术的不断创新发展。以IGBT、SCR、GTO、BIPOLAR等为核心的新型电源管理器件,在高能效器件中得到了广泛的应用。中子嬗变掺杂区熔单晶硅(NTD FZ-Si)作为这些核心器件最常用的基底材料,对国家节能型行业和新型能源技术的发展起着至关重要的作用。本论文主要研究了NTD FZ-Si的生产过程中的三个方面:FZ-Si生长过程中的温度场、中子嬗变掺杂过程中热中子通量与电阻率的关系,以及中子嬗变掺杂后的FZ-Si的退火工艺。其主要研究结论如下:(1)在FZ-Si生长过程中,模拟分析了加热线圈的台阶结构对FZ-Si生长中热场分布的影响,仿真结果表明:线圈的台阶结构,使得其线圈产生的电磁场更加均匀的分布在多晶硅熔化表面,进而使得多晶硅融化表面产生的热量沿径向分布更均匀。最后对6英寸FZ-Si的热场进行了设计与实验,实验结果表明:采用有台阶的加热线圈与保温桶装置,有效的解决了FZ-Si生长过程中原料化料难、单晶轴向温度梯度大等问题,使得FZ-Si的成晶率提升到37.2%。(2)在FZ-Si中子嬗变掺杂过程中,首先对热中子通量与电阻率的关系进行公式推导,再结合实际生产对该掺杂公式进行校准,最后通过实际掺杂效果对校准因子η进行了修正。通过实际掺杂结果表明:采用修正后的热中子通量掺杂后的FZ-Si,使得中子嬗变掺杂的精度提升到96%左右。(3)通过对NTD FZ-Si的辐照缺陷的退火行为进行研究,发现NTD FZ-Si在750-850℃温度退火时,辐照损伤基本消除;通过正交试验对退火参数进行研究,找到最佳退火工艺,在氧气氛中,以4℃/min的升温速率将NTD FZ-Si升温到850℃,再恒温4 h,最后以1℃/min的降温速率降温到室温;通过增加退火前的单晶钝化工艺和将退火气氛由氧化气氛改为含氯氧化气氛,使得单晶硅体少子寿命得到提升,由之前的600μs左右提升到1000μs左右;通过采用“三步式降温”退火工艺,使得退火后的NTD FZ-Si的RRV(径向电阻率偏差率)由之前的7%左右下降到5%以下,轴向电阻率分布也更均匀。