[发明专利]一种区熔硅单晶生长中预防多晶出刺的工艺

说明书

本发明公开了一种区熔硅单晶生长中预防多晶出刺的工艺，用于悬浮区熔法生长单晶硅的放肩阶段，在单晶直径在20mm‑80mm阶段提高籽晶的下拉速度，提高多晶料的下压速度，降低多晶料的转速，并增加线圈功率。当单晶直径长大至20mm时，籽晶的下拉速度保持在3.5‑5mm/min，多晶料的转速根据多晶料化料的状态在0.2‑0.4rpm之间调节；增加多晶料的下压速度；以每隔10秒增加0.5％功率的频次增加，至功率值比低下拉速度时的功率设定值高1％，以使单晶直径增加到80mm。通过采用本发明预防多晶刺的生长工艺，可以降低单晶失败的几率，提高单晶寿命，进而增加单晶的收率。

技术领域

本发明涉及一种区熔硅单晶生长中预防多晶出刺的工艺，属于硅单晶制备技术领域。

背景技术

区熔硅单晶由于其氧碳含量低、电阻率高的特点，主要用在半导体功率器件和功率集成器件上。随着生产规模的扩大，半导体器件厂家为了提高生产率、降低成本、增加利润，都要求增加硅片直径，目前市场主流区熔硅单晶是5英寸、6英寸单晶。

区熔硅单晶的制备采用的是悬浮区熔法，制备过程包括多晶带磨、多晶磨锥、多晶腐蚀，多晶装炉、抽空、充气、预热、熔球、引晶、放肩、等径保持、收尾、冷却等阶段。采用这种方法对多晶硅进行提纯或生长硅单晶时，依靠熔体的表面张力使熔区悬浮于多晶棒与下方生长出的单晶之间，通过熔区向上移动而进行提纯和生长单晶。

为了提高单晶收率，拉制5英寸、6英寸大直径区熔硅单晶，一般使用直径在115-135之间的大直径多晶料。而大直径多晶料在拉晶的放肩阶段特别容易出现多晶出刺的现象，如果不把多晶刺消除，刺碰线圈打火导致单晶寿命降低；多晶刺还可能引起线圈电极电离引起高压跳，使得单晶生长终止。因此，如何预防多晶出刺是值得研究的技术课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区熔硅单晶生长中多晶未出刺时预防多晶出刺的工艺，以降低单晶失败的几率，提高单晶寿命，进而增加单晶的收率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种区熔硅单晶生长中预防多晶出刺的工艺，用于悬浮区熔法生长单晶硅的放肩阶段，在单晶直径在20mm-80mm阶段提高籽晶的下拉速度，提高多晶料的下压速度，降低多晶料的转速，并增加线圈功率。

其中，当单晶直径长大至20mm时，籽晶的下拉速度保持在3.5-5mm/min，多晶料的转速根据多晶料化料的状态在0.2-0.4rpm之间调节；多晶料的下压速度比低拉速时增加0.3mm/min；以每隔10秒增加0.5％功率的频次增加，至功率值比低下拉速度时的功率设定值高1％，以使单晶直径增加到80mm。

单晶生长至直径80mm后，逐渐降低籽晶的下拉速度，增加线圈功率，增加多晶料的下压速度，使单晶生长至目标直径。

其中，所述区熔硅单晶为5英寸或6英寸大直径区熔硅单晶。

在拉制大直径硅单晶特别是5英寸、6英寸硅单晶的过程中，单晶生长至直径20mm-80mm的阶段是多晶容易出刺的阶段，本发明通过增加籽晶的下拉速度并提高线圈功率的办法，使得多晶熔化界面更靠近线圈上平面，从而改善耦合效果，同时调节多晶料的转速控制在0.2-0.4rpm之间，改善了上料的受热条件，可以避免多晶上料出刺。

本发明中采用的线圈的结构与专利CN202430318U中公开的区熔法大直径单晶生长用单匝平板线圈的结构相同。该线圈的上表面设有两级圆周型台阶，其中，第一台阶设置在线圈直径110-125mm处，第二台阶设置在线圈直径90-100mn处，该两级圆周型台阶均为直角台阶；靠近内圆的第二台阶沿斜坡延伸至线圈内圆孔。

本发明的优点在于：

在区熔硅单晶拉制过程中，通过采用本发明预防多晶出刺的生长工艺，可以降低单晶失败的几率，提高单晶寿命，进而增加单晶的收率。

附图说明