[發明專利]直拉法硅棒生產過程中快速收尾方法

有效

• 申請號: 201810109552.4
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108660507B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 潘連勝;秦朗;何翠翠
• 申請（專利權）人: 錦州神工半導體股份有限公司
• 主分類號: C30B15/22
• 分類號: C30B15/22
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所(普通合伙) 21225
• 代理人: 李輝

一種直拉法硅棒生產過程中快速收尾方法，其特殊之處是步驟1：將硅晶體原料加入到坩堝中融化，形成穩定流動的熔體；步驟2：進行引細徑操作，直徑為4?5mm，長度在200?300mm；步驟3：進行放大，到達目標直徑時，進行等徑操作，至晶體重量達到設定目標值時即坩堝內殘留重量為總投料量的4％?40％；步驟4：進行收尾操作，通入氬氣，控制壓力為1?10KPa，設置：0.5rpm＜晶轉≤10rpm，堝轉設置為0?15rpm，對晶體的生長速度和坩堝上升速度進行相應控制；步驟5：收尾結束，晶體脫離液體后，進入冷卻環節，直至取出單晶。有益效果是：快速簡潔，利用硅棒在溶液內駐留一段時間，讓內部進行生長，實現快速收尾，可以使拉晶成功率達到90％以上，大大縮短生產時間，提高生產效率。

技術領域

本發明涉及單晶體材料制備方法，尤其涉及一種可保證棱線不斷的直拉法硅棒生產過程中快速收尾方法。

背景技術

目前的半導體材料均是以硅為基礎，硅基半導體材料擁有90％以上的市場份額。單晶硅作為一種半導體材料，由全球市場需求的12英寸(300mm)晶圓片，需求直徑逐漸增大至17英寸以上，且需求量越來越大。生產單晶硅的方法主要有CZ法(直拉法)、FZ法(區熔法)和外延法。其中直拉法是生產單晶硅的最廣泛的方法。

正常的直拉法中，在等徑結束后會有一個正常收尾的過程，即讓晶體直徑逐漸縮小，逐漸脫離硅液，保證晶體無位錯，消除熱應力。不過大直徑單晶因為直徑大，如果進行收尾的話，會持續很長的時間，同時，不能像小直徑單晶，可以觀察到尾部的生長情況。

發明內容

本發明是要提供一種直拉法硅棒生產過程中快速收尾方法，快速簡潔，利用硅棒在溶液內駐留一段時間，讓內部進行生長，實現快速收尾，大大縮短生產時間，提高生產效率。

本發明提供的技術方案如下：

步驟1：將一定重量的硅晶體原料加入到坩堝中融化，形成穩定流動的熔體；

步驟2：進行引細徑操作，晶體直徑為3-5mm、長度為200-300mm；

步驟3：進行放大，達到目標直徑時，進行等徑操作，直至晶體重量達到設定目標值時即坩堝內殘留重量為總投料量的4％-40％，進入下一步操作；

步驟4：進行收尾操作，通入氬氣，控制壓力為1-10KPa，設置：0.5rpm＜晶轉≤10rpm，堝轉設置為0-15rpm，對晶體的生長速度和坩堝上升速度進行以以下控制：

步驟4.1晶體生長速度為0.15-0.75mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.2倍，生長時間1－8min，晶體長度L＝0.15-6mm；

步驟4.2晶體生長速度為0.05-0.45mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.3倍，生長時間1-6min，晶體長度L＝0.05-2.7mm；

步驟4.3晶體生長速度為0.1-0.55mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.4倍，晶體生長時間1-10min，晶體長度L＝0.1-5.5mm；

步驟4.4晶體生長速度設為0.15-0.75mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.3 倍，晶體生長時間1-8min，晶體長度L＝0.15-6mm；

步驟4.5晶體生長速度為0.1-0.55mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.03倍，晶體生長時間1-10min，晶體長度L＝0.1-5.5mm；

步驟4.6晶體生長速度為0.05-0.3mm/min，坩堝上升速度為晶體生長速度的0-0.05倍，晶體生長時間為1-15min，晶體長度L＝0.05-4.5mm；

步驟4.7晶體生長速度和坩堝上升速度為0mm/min，晶轉速度以0.01-0.1轉/min的速率下降,直至降到1轉，晶體生長時間為29-123min；