[發明專利]一種多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法

無效

• 申請號: 201210163300.2
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN103422156A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 劉劍
• 申請（專利權）人: 劉劍
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及區熔硅單晶生長工藝，尤其涉及一種多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法。

背景技術

對于單晶生長工藝，采用懸浮區熔法工作原理是：熔區呈懸浮狀態，不與任何物質相接觸，因而不會被沾污，由于硅中雜質的分凝效應和蒸發效應，可獲得高純硅單晶。區熔可在保護氣氛(氬、氫)中進行，也可在真空中進行，且可反復提純，特別適用于制備高阻硅單晶和探測器級高純硅單晶；在拉制時利用銅線圈將多晶硅圓棒的料局部融化，通過環帶狀加熱器，以產生局部融化現象，再控制凝固過程而生長單晶棒，在生長單晶時，使圓柱形硅棒固定于垂直方向旋轉，用高頻感應線圈在氬氣氣氛中加熱，使棒的底部和在其下部靠近的同軸固定的單晶籽晶間形成熔滴，這兩個棒朝相反方向旋轉，然后將在多晶棒與籽晶間僅靠表面張力形成的熔區沿棒長逐步向上移動，將其轉換成單晶。目前的普通成晶方式依序是多晶硅提純與硅單晶成晶兩大工藝，其中，多晶硅提純包括清爐、裝爐、抽空、預熱、化料、熔接、生長細頸、放肩、轉肩、等徑及收尾，重復；其中，單晶硅成晶包括清爐、裝爐、抽空、預熱、化料處理、引晶、放肩、轉肩工序、等徑、收尾、停爐。但對于目前方法，各種能源的損耗較大，從而成晶工藝也不夠簡化。因此，針對以上方面，需要對現有技術進行更新。

發明內容

針對以上缺陷，本發明提供一種多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法，從而可解決因多晶原料提純過程中帶來的雜質污染，同時降低了各種能源的損耗、節省了環境利用率、成晶工藝相對簡單化。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法，按照如下步驟實現：

(1)將待加工原料進行切斷、刻槽；

(2)將表面顆粒去除干凈至光滑有亮度，再使用超聲波清洗機清洗腐蝕原料，同時在清洗后加入調配處理劑，再次清洗，得到要求較高的多晶硅；

(3)將上述處理的多晶硅，轉入有保護氣體存在的區熔單晶爐內，然后進行清爐、裝爐、抽空、預熱、化料處理步驟；

(4)將籽晶與熔硅進行熔接，熔接后啟動上下軸轉速，上軸轉速至1～2rpm/min，下軸轉速至2～15rpm/min，調整下軸移速到2～14mm/min，進行細頸生長，使細頸直徑達到3～5mm，長度達到60～90mm；

(5)在細頸生長結束后，進行放肩、出包、擴肩處理；緩慢降低下軸移速至3～5mm/min，并相應增加電流電壓至4～7kv，同時增加上軸下移速度至6～8mm/min進行放肩過程，在放肩直徑與單晶直徑相差5～10mm時，將放肩速度減慢至3～4mm/min進行轉肩，使之達到單晶硅目標直徑51～55mm；

(6)當達到單晶硅目標直徑，以2～4±1mm/min生長速度進行等徑生長，并同時開始正轉和反轉的同時運行狀態；當單晶硅拉至尾部進行收尾時，停止轉速的狀態變為單一狀態及同方向狀態運行，緩慢降低功率和上軸移速，縮小單晶硅直徑，直至與所需成品單晶直徑相差5～10mm，上軸向上移速，拉斷熔區，保持下軸移速和轉速不變方向不變，直到熔區收尾過程完成，高壓處于保持狀態，停爐冷卻時間為1小時，進行清爐工序即可得到區熔硅單晶的產品。

本發明所述的多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法的有益效果為：所生產出的區熔法硅單晶能達到同等于提純后成晶硅單晶的電阻率、超純度、電阻率分布、斷面電阻率均勻性，其純度達到11N以上，電阻率達到N型＞1500Ω.cm，斷面電阻率均勻性小于15％，從而極大提高器件性能；利用該工藝，可在生產過程中降低各種能源的損耗，節省環境利用率，使成晶工藝相對簡單化；可改變區熔硅單晶成晶工藝的運行狀態，提高了硅單晶的品質，對于摻雜的實施過程提高了硅單晶產品成品率，降低了出檔率，相對節約了成本；通過改變的區熔硅單晶工藝，在原料多晶硅方面也可節約成本、降低頭尾次數、降低原料損耗；從成晶上可相對解決因多晶原料提純過程中帶來的雜質污染，造成不必要的原料損耗。

具體實施方式

本發明實施例所述的多晶料在區熔單晶硅中的一次成晶工藝制備方法，包括如下步驟：

(1)切料：將待加工原料進行切斷、刻槽；

(2)多晶原料打磨、清洗：將表面顆粒去除干凈至光滑有亮度，再使用超聲波清洗機清洗腐蝕原料，避免影響成晶，同時在清洗后加入調配處理劑，再次清洗；直到使多晶硅棒的各項質量參數符合生產區熔單晶硅的各項質量參數要求，然后得到要求較高的多晶硅；