[发明专利]一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法

说明书

本发明公开了一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法，包括熔料、洗晶、引晶、放肩、等径生长、拉脱和冷却；在放肩过程中，控制晶体的自转速度为8‑9rpm，并对晶体的生长速度进行控制：当晶体长度0＜d≤10mm时，晶体的初始生长速度为27‑33mm/h；当晶体长度10＜l≤70mm时，晶体的生长速度为30‑36mm/h；当晶体长度70＜l≤100mm时，晶体的生长速度为28‑34mm/h；当晶体长度100＜l≤130mm时，晶体的生长速度为19‑26mm/h；当晶体长度130＜l≤170mm时，晶体的生长速度为18‑22mm/h；完成放肩控制后，晶体开始等径生长，最后拉脱、冷却。本发明的生长方法，通过对晶体生长转速和放肩过程的控制，生长出的单晶硅无双棱线、Swirl缺陷少且头部含氧量低，提高了产品的品质。

技术领域

本发明涉及单晶体材料制备技术领域，更具体的是，本发明涉及一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法。

背景技术

随着我国集成电路产业的发展，已形成了一定的产业规模，以及集成电路设计、芯片制造、封装测试三业及支撑配套业共同发展的较为完善的产业链格局，而单晶硅作为一种半导体材料，由全球市场需求的12英寸(300mm)晶圆片，需求直径逐渐增大至17英寸以上，且需求量越来越大。生产单晶硅的方法主要有CZ法(直拉法)、FZ法(区熔法)和外延法。其中直拉法是生产单晶硅的最广泛的方法。

在生产大直径的半导体单晶硅过程中，由于半导体单晶直径在17英寸以上，随着直径的增大，在提拉过程中，熔体与晶体之间的对流也随之增强。因此，在等径初期，半导体单晶表面易出现双棱线现象，会影响半导体单晶的头部氧含量，同时，会产生Swirl微缺陷，从而严重影响产品的外观及品质。

发明内容

本发明设计开发了一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法，保证生长出的单晶硅无双棱线。

本发明提供的技术方案为：

一种大直径无双棱线单晶硅的提拉生长方法，包括以下步骤：

步骤1：将硅晶体原料加入到坩埚中熔化，形成稳定流动的熔体；

步骤2：将籽晶自熔体表面上方缓慢下降，将籽晶末端浸入熔体液面以下21-25mm处，并在25-35mm距离内反复升降，进行洗晶处理；

步骤3：将洗晶处理后的籽晶移动至熔体中，旋转籽晶，同时向上提拉籽晶，重复8-12次后完成引晶；

步骤4：引晶后，采用向上旋转提拉对晶体生长进行放肩控制，控制所述晶体的自转速度为8-9rpm，并对晶体的生长速度进行控制：

当晶体长度0＜l≤10mm时，晶体的初始生长速度为27-33mm/h；

当晶体长度10＜l≤70mm时，晶体的生长速度为30-36mm/h；

当晶体长度70＜l≤100mm时，晶体的生长速度为28-34mm/h；

当晶体长度100＜l≤130mm时，晶体的生长速度为19-26mm/h；

当晶体长度130＜l≤170mm时，晶体的生长速度为18-22mm/h；

步骤5：晶体开始等径生长，当晶体质量达到一定数值并且不再增加后，增大提拉速度，使晶体与坩埚完全脱离。

优选的是，所述步骤4中的晶体在自转的同时坩埚也在旋转，所述坩埚的转速为8-9rpm，旋转方向与晶体自转方向相反。

优选的是，所述步骤4中的晶体的提拉速度为0.4-7mm/h。

优选的是，所述步骤3中的籽晶的提拉速度为60-70mm/h。

优选的是，还需要进行抽真空处理，并通入氩气，所述氩气的流量为25-30slpm。