[發(fā)明專利]超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法及單晶硅棒

在審

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• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112553684A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏秋良;劉坤
• 申請（專利權(quán)）人: 新美光（蘇州）半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: C30B15/22
• 分類號: C30B15/22;C30B29/06
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

本發(fā)明提供了一種超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法及單晶硅棒，涉及單晶硅加工技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明提供的超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法，包括以下步驟：加熱單晶硅原料的底部，待單晶硅原料的底部熔化時(shí)向上拉制熔化的單晶硅原料；隨著單晶硅原料被拉升，減小對熔化的單晶硅原料的拉升速度。本發(fā)明提供的超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法，可以在單晶硅棒的放肩部位形成弧形曲面，且可降低產(chǎn)生斷線的幾率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶硅加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法及單晶硅棒。

背景技術(shù)

直拉單晶硅加工過程中的單晶生長(又稱拉晶)包括：融化、縮頸、放肩、等徑生長和收尾等步驟，當(dāng)細(xì)頸達(dá)到規(guī)定長度后，通過立刻降溫、降拉速，并使細(xì)頸逐漸長大到規(guī)定的直徑，此過程稱為放肩，放肩分為慢放肩和放平肩兩種方法。

參見圖1，慢放肩主要調(diào)整熔硅溫度，緩慢降溫，細(xì)頸逐漸長大，晶體將要長到規(guī)定直徑時(shí)開始升溫，緩慢提高拉速，使單晶平滑緩慢達(dá)到規(guī)定直徑，進(jìn)入等直徑生長。

參見圖2，平放肩拉速很慢，拉速可以是零，當(dāng)單晶將要長大到規(guī)定直徑時(shí)升溫，一旦單晶長到規(guī)定直徑，突然提高拉晶速度進(jìn)行轉(zhuǎn)肩，使肩近似直角，進(jìn)入等直徑生長。

然而，由于直徑的增加，熔硅溫度的起伏和單晶生長速率的起伏，可以引起結(jié)晶界面上原子振動(dòng)的變化，使原子排列偏離點(diǎn)陣，產(chǎn)生晶格畸變，形成位錯(cuò)，直徑的增加加劇了位錯(cuò)的產(chǎn)生幾率，因此拉制大直徑硅棒的難度也越來越高。單晶硅拉制過程中會呈現(xiàn)出棱線，如果產(chǎn)生錯(cuò)位棱線消失單晶硅會變成多晶硅，這一過程稱為斷線。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法及單晶硅棒，可以降低現(xiàn)有技術(shù)中放肩斷線的幾率。

第一方面，本發(fā)明提供的超大尺寸半導(dǎo)體單晶硅棒生長方法，包括以下步驟：

加熱單晶硅原料的底部，待所述單晶硅原料的底部熔化時(shí)向上拉制熔化的所述單晶硅原料；

隨著所述單晶硅原料被拉升，減小對熔化的所述單晶硅原料的拉升速度。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述拉升速度為0.3mm/min～0.6mm/min。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述向上拉制熔化的所述單晶硅原料的步驟包括：

分段拉制熔化的所述單晶硅原料，拉制過程分為：第一拉制段、第二拉制段、第三拉制段、第四拉制段、第五拉制段和第六拉制段；

所述第一拉制段、所述第二拉制段、所述第三拉制段、所述第四拉制段、所述第五拉制段和所述第六拉制段的拉升速度依次遞減。

結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述第一拉制段的拉升速度為0.7mm/min～0.9mm/min；

所述第二拉制段的拉升速度為0.6mm/min；

所述第三拉制段的拉升速度為0.55mm/min；

所述第四拉制段的拉升速度為0.45mm/min～0.55mm/min；

所述第五拉制段的拉升速度為0.45mm/min；

所述第六拉制段的拉升速度為0.3mm/min。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，在拉制熔化的所述單晶硅原料的過程中施加磁場。

結(jié)合第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述磁場強(qiáng)度為2000高斯～4000G高斯。