[發明專利]一種拉制直徑80mm高電阻率區熔單晶硅的工藝方法

有效

• 申請號: 201210539425.0
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103866376A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 李明飛;劉志偉;閆志瑞;陳海濱;付斌;黃龍輝
• 申請（專利權）人: 有研半導體材料股份有限公司;國泰半導體材料有限公司
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B15/00;C30B29/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 郭佩蘭

技術領域

本發明涉及一種拉制直徑80mm高電阻率區熔單晶硅的工藝方法，特別是一種拉制電阻率在4000-5000Ω·cm的區熔單晶硅的工藝方法。

背景技術

硅單晶體作為一種半導體材料，一般用于制造集成電路和其他電子元件。區熔法生長單晶硅是一種重要的方法。區熔法是一種簡單的物理過程，在一定的條件下，如純氬氣保護條件，經過高頻區域熔化，然后從籽晶方向引出單晶硅，這種方法就是區熔方法，區熔方法包括以下步驟：將籽晶和多晶硅對中，抽真空，通氬氣，預熱，熔接，縮細頸，放肩，直至等徑至順利收尾。由于區熔硅單晶生長時，硅熔體不接觸任何物體，所以可以生長出比直拉法純度高的單晶。區熔法生長的硅單晶不僅所含的氧、碳非常低，而且可以生產出直拉法無法達到的高電阻率。

區熔單晶生產所使用的多晶原料電阻率一般較高，且區熔單晶生長環境潔凈，不存在污染，因此區熔原生單晶電阻率較高，目前工業上生產的區熔硅單晶電阻率一般在兩千左右。一般商業用的區熔硅單晶的電阻率約在10到200歐姆厘米之間，這種高電阻率的區熔硅單晶主要用在高功率的元件上。隨著半導體以及微電子技術的飛速發展，對半導體材料也提出了更高的要求，高質量的高阻硅單晶是制作各種輻射探測器和光電探測器的重要材料，可以極大地提高器件性能穩定性和安全性。

在一般的工業生產中，我們對多晶硅棒的直徑控制基本上與拉制的單晶硅直徑相匹配，以利于工藝控制和單晶生長。例如需要拉制直徑80mm區熔硅單晶，選擇的多晶硅棒的直徑一般也是控制在80mm左右。

發明內容

本發明目的是提供一種拉制直徑80mm高電阻率區熔單晶硅的工藝方法，本工藝方法簡單，實用，可滿足人們對高電阻率區熔單晶硅的需求。

為達到上述發明目的，并發明采用以下技術方案：

這種拉制直徑80mm高電阻率區熔單晶硅的工藝方法，電阻率可達4000-5000Ω·cm，它包括以下工序：將籽晶和多晶硅對中，抽真空，通氬氣，預熱，熔接，縮細頸，放肩及放肩至等徑，收尾工序，其特征在于：所用的多晶料為高純度REC多晶硅料，所用多晶料的直徑大于拉制獲得的單晶，多晶料與單晶直徑比控制為3∶2。

其中，在放肩過程中腰的寬度控制在15-20mm。

其中，放肩至等徑、直到收尾工序，下軸走速控制在3-3.2mm/min。

高純度REC多晶硅料，市場有售。

通過實驗，我們發現在拉制單晶直徑不變的情況下增加多晶硅棒的直徑會使單晶硅電阻率增大，這種不匹配直徑拉制單晶硅，為我們拉制高阻單晶提供了一種方法。

本發明的優點是本工藝方法簡單，實用，可滿足人們對高電阻率區熔單晶硅的需求。

具體實施方式

實施例

我們在純氬氣環境下用了三種不同直徑的多晶料，分別拉制直徑80mm的單晶硅，測試電阻率如下表，具體測試數值見實施例：

因此，在相同外部條件下可以利用直徑為120mm的REC高純多晶硅料來拉制電阻率在4000-5000Ω·cm的直徑為80mm的高阻區熔硅單晶？。此種工藝需要的條件如下：

單晶生長設備：國產FZ-20型單晶爐，爐體內應保持干燥干凈，避免爐體中的揮發物對晶體純度產生影響，且純氬氣保護環境下。用料選擇：選用REC高純多晶硅料，電阻率4300，具體參數要求如下：[B]含量≤0.02PPBA、[P]含量≤0.04PPBA、[C]含量≤0.02PPMA、[O]含量≤0.10PPMA、[As]含量≤0.001PPBA、FCC≤0.05PPMA、FCO≤0.10PPMA。用于研制電阻率可達4000-5000Ω·em的直徑為80mm的高阻區熔硅單晶

熱場條件：選擇外徑為六寸，內徑為30mm的單匝平板線圈。

籽晶：5mm*5mm*60mm，晶向<111>，N型，電阻率≥3000Ω·cm.

工藝方法

1、選擇外徑為六寸，內徑為30mm的單匝平板線圈，拋光換上。對中，調整水平。

2、將反射器調整至距離線圈30mm。