[发明专利]单晶硅生长超声波控氧技术

权利要求书

1.一种单晶硅生长超声波控氧方法，在硅熔体的表面引入一组超声波，超声波振头均匀分布在与硅单棒和坩埚同轴的圆上；超声波振头之间的距离为振头到坩埚壁距离的1.5-2.0倍； 超声波振头由高纯石英材料制成，伸入到硅熔体表面以下10-15mm，并在晶体生长过程中始终保持同一深度；在硅单晶等径生长过程中，引入超声波振荡，抑制坩埚附近的高氧浓度区的热自然对流，加速晶转引起的硅熔体从中心向四周的流动，促进氧在自由表面的挥发，同时降低熔体中的Si-O气体的溶解度，促进Si-O在熔体表面的挥发，从而控制晶体中的氧含量。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，其特征在于：超声波的频率范围为500kHz-2.0MHz。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，其特征在于：超声波频率f和振荡波振幅D的关系特征还在于，式(1)和(2)

I＝Df (1)

式中，I为超声波声强。超声波压强I的衰减特征方程为：

式中，I₀为振头位置的声强，μ为超声波在硅熔体中的衰减系数，x为传播点与振头的距离；超声波压强在硅单晶生长界面光亮环处的强度小于1000Pa。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，其特征在于：超声波振头在硅熔体中的发散角为60°，振头与硅熔体静止表面的夹角为60-90°。

5.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，其特征在于：超声波的组成包含：正弦波60-100％，方波0-30％，锯齿波0-20％。

6.根据权利要求3所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，频率和振幅选择的方法在于：在多晶硅熔化后，进行静止，当硅液表面静止后，采用固定振幅，对熔体进行频率扫描，确定超声波压强在硅单晶生长界面光亮环处的强度小于1000Pa，并以此频率和振幅作为超声波控氧频率和振幅；频率和振幅确定后，关闭超声波，开始引晶过程。

7.根据权利要求1所述的一种单晶硅生长超声波控氧方法，其特征在于超声波的输入是在晶体转肩结束后等径生长开始前输入；在晶体生长过程中，逐步降低超声波振幅，以降低超声波的压强。在等径生长结束后，晶体收尾开始前，停止超声波输入。