[發明專利]單晶硅制造工藝

無效

• 申請號: 201110430416.3
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103173850A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 袁文寶
• 申請（專利權）人: 卉欣光電科技（江蘇）有限公司
• 主分類號: C30B15/00
• 分類號: C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及單晶硅制造工藝，更具體地說，本發明涉及一種通過直拉法（Czochralski法）制造單晶硅的工藝。

背景技術

單晶硅屬于立方晶系，金剛石結構，是一種性能優良的半導體材料，廣泛應用于紅外光譜頻率光學元件、紅外及．r射線探測器、集成電路、太陽能電池等。現在最廣泛的單晶硅制造工藝是采用直拉法（Czochralski法）制造單晶硅，與其他制造工藝相比，在制造成本與單晶硅的性能方面有一定的優勢，但現有通過直拉法（Czochralski法）制造單晶硅的工藝存在著不足，所制造的單晶硅質量不穩定，產品的一致性差。

雜質的措施。

發明內容

本發明的目的是克服現有通過直拉法（Czochralski法）制造單晶硅工藝的缺點，提供一種能穩定地制造高質量單晶硅的單晶硅制造工藝。

本發明通過下述技術方案實現技術目標。

單晶硅制造工藝，是一種通過直拉法（Czochralski法）制造單晶硅的工藝，其改進之處在于：所述方法包括以下步驟：

（1）多晶硅的裝料和熔化：

a)將高純多晶硅料粉碎，并在硝酸和氫氟酸的混合溶液中清洗外表面，除去可能的金屬雜質；

b)將粉碎后的高純多晶硅料放入高純的石英坩堝內；

c)將石英坩堝放入單晶爐中的石墨坩堝中；

d)將單晶爐抽真空，再充入保護氣，最后加熱升溫，加熱溫度超過硅材料的熔點1412℃，使硅材料充分熔化；

（2）引晶：

a)選用已經精確定向的單晶作為籽晶，所述單晶可以是長方形或圓柱形，直徑為8mm，長為120mm，籽晶截面的法線方向為直拉單晶硅晶體的生長方向，為<111>或<100>方向；

b)對籽晶進行化學拋光；

c)多晶硅溶化后，對熔硅進行保溫至熔硅的溫度和流動達到穩定；

d)將方形<100>方向的單晶籽晶固定在籽晶軸上，并和籽晶軸一起旋轉；

e)將籽晶緩緩下降，距液面10mm處暫停片刻，待籽晶溫度接近熔硅溫度時，將籽晶輕輕浸入熔硅，使頭部首先少量溶解，然后和熔硅形成一個固液界面；

f)將籽晶逐步上升，與籽晶相連并離開固液界面的硅溫度降低，形成單晶硅；

（3）縮頸：快速向上提拉籽晶，使新結晶的單晶硅的直徑達到3mm，長度約為此時晶體直徑的6～10倍，旋轉速度為2～10rpm；所述石英坩堝沿晶體相反方向旋轉，晶體的旋轉速度比石英坩堝快1～3倍；

（4）放肩：將晶體控制到所需的目標直徑；

（5）等徑生長：所述石英坩堝和晶體相互反方向旋轉，晶體的旋轉速度為2.5～20rpm，石英坩堝的旋轉速度為-1.25～-10rpm；根據熔體和單晶爐的狀況，控制晶體等徑生產所需長度；

（6）收尾：晶體直徑逐漸縮小，離開熔體；

（7）降溫：降低溫度，逐漸冷卻溫度。

作為本發明的優選技術方案，所述步驟（2）的a)中籽晶截面的法線方向為<100>方向。

作為本發明的優選技術方案，所述步驟（5）的晶體的旋轉速度為10rpm，石英坩堝的旋轉速度為-5rpm。

本發明與現有技術相比，具有以下積極效果：

1、?????????所制造單晶硅質量好，碳含量、氧含量等主要性能指標優于市場同類產品。

2、?????????能穩定地制造高質量單晶硅，產品一致性好，產品合格高，制造成本低。

具體實施方式

????下面結合實施例對本發明作進一步說明。

單晶硅制造工藝，包括以下步驟：

（1）多晶硅的裝料和熔化：

a)將高純多晶硅料粉碎，并在硝酸和氫氟酸的混合溶液中清洗外表面，除去可能的金屬雜質；

b)將粉碎后的高純多晶硅料放入高純的石英坩堝內；

c)將石英坩堝放入單晶爐中的石墨坩堝中；

d)將單晶爐抽真空，再充入保護氣，最后加熱升溫，加熱溫度超過硅材料的熔點1412℃，使硅材料充分熔化；

（2）引晶：

a)選用已經精確定向的單晶作為籽晶，所述單晶可以是長方形或圓柱形，直徑為8mm，長為120mm，籽晶截面的法線方向為直拉單晶硅晶體的生長方向，為<111>或<100>方向，優選技術方案：籽晶截面的法線方向為<100>方向；

b)對籽晶進行化學拋光；