[發明專利]一種半導體級單晶硅生產工藝

有效

• 申請號: 201210235754.6
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102719883A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 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

1.一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟：

步驟一、橫向磁場布設：在生產需制作半導體級單晶硅的單晶爐主爐室中部外側布設一個橫向磁場，且所述橫向磁場的磁場強度為1300高斯±100高斯；

步驟二、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，根據需制作半導體級單晶硅的型號和電阻率，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；

步驟三、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；

步驟四、熔料:按照單晶爐的常規熔料方法，對步驟二中裝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；

步驟五、引肩及放肩：熔料完成后，采用單晶爐且按照直拉單晶硅的常規引肩與放肩方法，完成需制作半導體級單晶硅的引肩與放肩過程；

步驟六、轉肩：放肩結束后進行轉肩時，以3mm/min±0.3mm/min的拉速進行轉肩；

步驟七、等徑生長：轉肩結束后，以1.6mm/min±0.1mm/min的拉速等徑生長50mm±5mm；之后，再按直拉單晶硅的常規等徑生長方法，完成需制作半導體級單晶硅的后續等徑生長過程；

步驟四中熔料完成后且進行引晶之前，還需進行熔料后提渣，其提渣過程如下：

Ⅰ、降溫結晶：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；

Ⅱ、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，關閉所述隔離閥，對單晶爐主爐室與單晶爐副爐室進行隔離；

Ⅲ、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。

2.按照權利要求1所述的一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于：步驟一中所述橫向磁場的磁場強度為1300高斯±20高斯。

3.按照權利要求1或2所述的一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于：步驟五進行引肩和放肩時，所述單晶爐按照預先設定的拉速控制曲線，對引肩和放肩過程中的拉速進行自動控制；步驟六中進行轉肩時，人為通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以3mm/min±0.3mm/min的拉速進行轉肩；步驟七中轉肩結束后，人為再通過所述單晶爐的電氣控制箱，控制所述單晶爐以1.6mm/min±0.1mm/min的拉速等徑生長50mm±5mm；之后，所述單晶爐按照預先設定的拉速控制曲線，完成需制作半導體級單晶硅的后續等徑生長過程。

4.按照權利要求3所述的一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于：步驟六中進行轉肩時，以3mm/min的拉速進行轉肩；步驟七中轉肩結束后，以1.6mm/min的拉速等徑生長50mm；之后，再按常規等徑生長方法，完成需制作半導體級單晶硅的后續等徑生長過程。

5.按照權利要求1或2所述的一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于：步驟一中所述的橫向磁場由兩塊分別布設在單晶爐主爐室中部左右兩側的永久磁鐵組成，兩塊所述永久磁鐵呈對稱布設。

6.按照權利要求1所述的一種半導體級單晶硅生產工藝，其特征在于：步驟Ⅲ中完成熔料后的提渣過程后，還需對步驟Ⅲ中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。