[發明專利]一種直拉硅單晶的生產工藝

有效

• 申請號: 201110199181.1
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102242397A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 周建華
• 申請（專利權）人: 西安華晶電子技術股份有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種直拉硅單晶的生產工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟：

步驟一、硅原料及摻雜劑準備：按照單晶爐用硅原料的常規制備方法，制備出生長直拉單晶硅用的硅原料，并按單晶爐用硅原料的常規清潔處理方法，對制備出的硅原料進行清潔處理；同時，根據需制作硅單晶的型號和電阻率，確定需添加摻雜劑的種類和摻雜量，并對生長直拉單晶硅用的摻雜劑進行準備；

步驟二、裝料：按照單晶爐的常規裝料方法，將步驟一中準備好的硅原料和摻雜劑分別裝進已安裝到位的石英坩堝內；同時，將事先準備好的籽晶安裝在所述單晶爐內的籽晶夾頭上；

步驟三、抽真空處理：裝料結束且合上單晶爐的爐蓋后，按照單晶爐的常規抽真空方法，對單晶爐的爐膛內進行抽真空處理；

步驟四、熔料：按照直拉硅單晶的常規熔料方法，對步驟二中加入所述石英坩堝內的硅原料和摻雜劑進行熔化，直至所述硅原料和摻雜劑全部熔化并獲得硅熔體；此時，觀察所述硅熔體表面是否漂浮有不溶物，當觀察發現所述硅熔體表面漂浮有不溶物時，進入步驟五進行熔料后提渣；否則，進入步驟六；

步驟五、熔料后提渣，其提渣過程如下：

501、降溫結晶：待步驟四中所述硅原料和摻雜劑全部熔化后，降低單晶爐的加熱功率，并使得所述硅熔體的表面溫度逐漸降低，直至所述硅熔體的表面開始結晶；

502、逐步升溫并維持結晶過程連續進行，直至硅熔體表面漂浮的不溶物全部被結晶物凝結?。寒斔龉枞垠w表面開始結晶后，再升高單晶爐的加熱功率并逐漸升高所述硅熔體的表面溫度；在所述硅熔體的表面溫度逐漸升高過程中，對所述硅熔體表面的結晶現象進行同步觀測，當觀測到所述硅熔體表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔體表面的結晶物凝結住時，通過所述單晶爐上所設置的籽晶旋轉提升機構將所述籽晶下降至與所述結晶物接觸，且待所述籽晶與所述結晶物熔接后，通過所述籽晶旋轉提升機構將凝結有不溶物的結晶物提升至單晶爐副爐室內；之后，關閉單晶爐副爐室與單晶爐主爐室之間的隔離閥，對單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進行隔離；

503、清渣：按照單晶爐的常規取晶方法，自單晶爐副爐室內取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的結晶物，則完成熔料后的提渣過程；之后，合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥；

步驟六、后續處理：采用所述單晶爐且按直拉法的常規處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾和停爐工序，并獲得拉制成型的硅單晶成品。

2.按照權利要求1所述的一種直拉硅單晶的生產工藝，其特征在于：步驟503中自單晶爐副爐室內取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的結晶物后，還需對自單晶爐副爐室內取出的籽晶進行更換；且更換完籽晶后，再合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥。

3.按照權利要求1或2所述的一種直拉硅單晶的生產工藝，其特征在于：步驟六中在等徑工序中，對當前所生長的硅單晶晶體是否發生斷苞現象進行同步觀測，當觀測發現發生斷苞現象且當前所生長的硅單晶晶體長度小于步驟六中所述硅單晶成品長度的1/3時，進行斷苞后提渣，且其提渣過程包括以下步驟：

601、硅單晶晶體提升：當觀測發現發生斷苞現象時，通過所述籽晶旋轉提升機構將當前所生長的硅單晶晶體提升至導流筒的上部開口上方，所述導流筒布設在所述單晶爐主爐室內且其位于所述石英坩堝正上方；

602、升溫：升高所述單晶爐的加工功率，并將所述石英坩堝內硅熔體的溫度升至能對所述硅單晶晶體進行熔化的熔化溫度；

603、回熔及提渣：通過所述籽晶旋轉提升機構，將當前所生長的硅單晶晶體降至與所述石英坩堝內硅熔體的液面接觸，并對當前所生長的硅單晶晶體進行回熔；待當前所生長的硅單晶晶體回熔至肩部時，將單晶爐的加熱功率降至進行引晶時的加熱功率，并將硅單晶晶體肩部的1/5～1/3浸入所述石英坩堝內的硅熔體中；之后，待硅單晶晶體肩部外圍出現完整的光圈后，通過所述籽晶旋轉提升機構將硅單晶晶體肩部向上提升至所述單晶爐副爐室內；

604、清渣：當將硅單晶晶體肩部向上提升至所述單晶爐副爐室內后，關閉單晶爐副爐室與單晶爐主爐室之間的隔離閥，對單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進行隔離；隨后，按照單晶爐的常規取晶方法，自單晶爐副爐室內取出籽晶，并去掉籽晶底部連接的硅單晶晶體肩部；

步驟604中去掉籽晶底部連接的硅單晶晶體肩部后，便完成斷苞后的提渣過程；之后，合上單晶爐的爐蓋并打開所述隔離閥；隨后，再按直拉法的常規處理工藝，依次完成引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾和停爐工序，直至獲得拉制成型的硅單晶成品。