[发明专利]直拉法硅棒生产过程中快速收尾方法

说明书

一种直拉法硅棒生产过程中快速收尾方法，其特殊之处是步骤1：将硅晶体原料加入到坩埚中融化，形成稳定流动的熔体；步骤2：进行引细径操作，直径为4‑5mm，长度在200‑300mm；步骤3：进行放大，到达目标直径时，进行等径操作，至晶体重量达到设定目标值时即坩埚内残留重量为总投料量的4％‑40％；步骤4：进行收尾操作，通入氩气，控制压力为1‑10KPa，设置：0.5rpm＜晶转≤10rpm，埚转设置为0‑15rpm，对晶体的生长速度和坩埚上升速度进行相应控制；步骤5：收尾结束，晶体脱离液体后，进入冷却环节，直至取出单晶。有益效果是：快速简洁，利用硅棒在溶液内驻留一段时间，让内部进行生长，实现快速收尾，可以使拉晶成功率达到90％以上，大大缩短生产时间，提高生产效率。

技术领域

本发明涉及单晶体材料制备方法，尤其涉及一种可保证棱线不断的直拉法硅棒生产过程中快速收尾方法。

背景技术

目前的半导体材料均是以硅为基础，硅基半导体材料拥有90％以上的市场份额。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。

正常的直拉法中，在等径结束后会有一个正常收尾的过程，即让晶体直径逐渐缩小，逐渐脱离硅液，保证晶体无位错，消除热应力。不过大直径单晶因为直径大，如果进行收尾的话，会持续很长的时间，同时，不能像小直径单晶，可以观察到尾部的生长情况。

发明内容

本发明是要提供一种直拉法硅棒生产过程中快速收尾方法，快速简洁，利用硅棒在溶液内驻留一段时间，让内部进行生长，实现快速收尾，大大缩短生产时间，提高生产效率。

本发明提供的技术方案如下：

步骤1：将一定重量的硅晶体原料加入到坩埚中融化，形成稳定流动的熔体；

步骤2：进行引细径操作，晶体直径为3-5mm、长度为200-300mm；

步骤3：进行放大，达到目标直径时，进行等径操作，直至晶体重量达到设定目标值时即坩埚内残留重量为总投料量的4％-40％，进入下一步操作；

步骤4：进行收尾操作，通入氩气，控制压力为1-10KPa，设置：0.5rpm＜晶转≤10rpm，埚转设置为0-15rpm，对晶体的生长速度和坩埚上升速度进行以以下控制：

步骤4.1晶体生长速度为0.15-0.75mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.2倍，生长时间1－8min，晶体长度L＝0.15-6mm；

步骤4.2晶体生长速度为0.05-0.45mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.3倍，生长时间1-6min，晶体长度L＝0.05-2.7mm；

步骤4.3晶体生长速度为0.1-0.55mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.4倍，晶体生长时间1-10min，晶体长度L＝0.1-5.5mm；

步骤4.4晶体生长速度设为0.15-0.75mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.3 倍，晶体生长时间1-8min，晶体长度L＝0.15-6mm；

步骤4.5晶体生长速度为0.1-0.55mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.03倍，晶体生长时间1-10min，晶体长度L＝0.1-5.5mm；

步骤4.6晶体生长速度为0.05-0.3mm/min，坩埚上升速度为晶体生长速度的0-0.05倍，晶体生长时间为1-15min，晶体长度L＝0.05-4.5mm；

步骤4.7晶体生长速度和坩埚上升速度为0mm/min，晶转速度以0.01-0.1转/min的速率下降,直至降到1转，晶体生长时间为29-123min；