本发明专利技术涉及一种Ф８＇（１１０）直拉硅单晶的制造方法及其热系统，通过增加热系统的下保温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温度，从而提高纵向温度梯度，所述方法包括控制Ａｒ气流量、扩肩速度、保持速度的步骤，适合直径８英寸及以上单晶的制备，获得的Ф８＇（１１０）单晶结构良好、位错密度低于１００个／ｃｍ２，断苞率≤５％；本方法简便，可靠，提高了生产效率和产品质量，具有推广价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种Φ8英寸<110>直拉硅单晶的制造方 法及其热系统。
技术介绍
硅晶体结构中<110>晶面与<111>晶面的夹角分别为90°和35° 16’，其中夹角 为90° <111>晶面上的位错与<110>晶向一致，这使得Dash缩细颈方法制备无位错晶体的 难度大大增加，往往使晶体在制备过程中产生大量位错，达不到使用要求。专利号为ZL 200610129891. 6的“<110>无位错硅单晶的制造方法”专利，通过调 整热系统，设定合理的制备工艺参数，成功制备了 <110>无位错硅单晶，但此种方法不适合 直径8英寸及以上单晶的制备，当采用此种方法制备大尺寸硅单晶时，经常出现断苞现象， 导致晶体成品合格率极低，成本消耗急剧增加，不能满足现有生产要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种适于Φ8 英寸<110>硅单晶生产的工艺方法。为达到以上目的，经过多次试验发现(1)在生产Φ8"硅单晶时，由于坩埚尺寸、 装料量增大，所以石英坩埚与熔硅生成的SiO增多(在单晶生长过程中，熔硅Si同石英坩埚 高温发生反应生成SiOdP Si+Si02=2Si0)。所以需要较大的Ar气流量从而将生成的额外 SiO带离炉室，以避免SiO在温度较冷的炉壁上凝结成的小颗粒过多而掉落进入熔体，而发 生断苞；(2)在扩肩时不进行降温而只降低拉速进行缓慢扩肩，可以从一定程度上避免过 冷导致断苞发生的可能性，提高硅单晶的合格率；(3)因为保持过程中的拉速会随着硅单 晶直径增大而降低，因此需经试验确定较为合适的保持速度；(4)同时由于硅单晶于尺寸 增大，在生长界面放出的相变潜热变大，所以需要更大的纵向温度梯度保证散热。因此本发 明增加了下保温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保温筒的厚度，这样会使液面下的 温度提高，同时液面上的温度降低，从而提高纵向温度梯度。本专利技术是通过这样的技术方案实现的一种用于Φ8英寸<110>直拉硅单晶的 制造方法，其特征在于通过增加热系统的下保温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保 温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温度，从而提高纵向温度梯度，所述方法还包括 如下次序步骤(1)硅单晶生长过程的Ar气流量100-150slpm;(2)扩肩扩肩时恒温缓慢扩肩，扩肩速度0.1-0. 2mm/min ；(3)保持保持速度0.7-0. 8mm/min ；一种用于Φ8〃<110>硅单晶制造的热系统，包括上保温筒、下保温筒、底盘保温 层其特征在于上保温筒2厚度为17士3mm ；下保温筒厚度为74士3mm ；底盘保温层厚度为85士3mm。采用本专利技术方法进行拉制单晶，通过Ar控制气流量、扩肩速度、保持速度及改 进热系统的下保温筒、地盘保温层和上保温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温 度，从而提高纵向温度梯度，使之适合直径8英寸及以上单晶的制备，本专利技术方法获得的 Φ8"<110>单晶结构良好、位错密度低于100个/cm2，断苞率彡5% ；本方法简便，可靠，提高 了生产效率和产品质量，具有推广价值。附图说明图1为直拉硅单晶炉热系统剖视图； 图2为硅单晶各部分尺寸图。具体实施例方式为了更清楚的理解本专利技术，结合附图和实施例详细描述本专利技术图1所示直拉硅单晶炉热系统，包括保温盖1、上保温筒2、导流筒3、大盖4、下保温筒 5、底盘保温层6、排气管道7、加热器8、硅熔体9、石英坩埚10、单晶11。其中上保温筒厚度 为17 士 3_，下保温筒厚度74士 3_，底盘保温层厚度85 士 3_。实施例的单晶炉型号为、JRDL-800型，热系统尺寸为18"石墨热系统，炉内压力 IOOtorr, Ar 气流量 150slpm。将石英坩埚放入石墨坩埚中，多晶硅物料及硼硅合金装入石英坩埚内，换好要求 的籽晶，关闭炉体，抽真空后加热升温将多晶硅全部熔化。调整石英坩埚的埚转为2r/min、 晶转为8r/min。下降籽晶至熔体液面处充分接触并缓慢降低温度，当隐约看见苞时说明温 度适当。这时调整夹头拉速在6mm/min到7. 6mm/min之间进行引晶，直径保持在6 士 0. 3m0m, 同时引晶为“葫芦状”以排出边缘的位错。之后降低夹头拉速至0. 1-0. 2mm/min进行缓慢 扩肩，当肩部直径增大到190mm左右时，肩部高度大约为350-450mm，此时提高拉至2mm/min 进行转肩，完成转肩后，以2mm/min的拉速使晶体等径生长，同时设定埚跟比为1 :0. 2，稳定 20mm后转为自动控制。最后在剩余硅熔体不多时升温;TC同时保持拉速不变进行收尾，尾 部收尖且长度> 180mm，最后形成倒圆锥状的尾部以留出足够的反位错余量。等晶体冷却后 即可将晶体取出。经测量，直径205-215mm、晶向<110>、位错密度< 100个/cm2、无漩涡缺陷、氧含量 < lX1018atom/cm3、碳含量< IXlO16 atom/cm3。采用本方法进行拉制单晶，共进行试验20炉，断苞率< 5%。根据上述说明，结合本领域技术可实现本专利技术的方案。权利要求1.一种用于Φ8"<110>直拉硅单晶的制造方法，其特征在于通过增加热系统的下保 温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温 度，从而提高纵向温度梯度，所述方法还包括如下次序步骤(1)硅单晶生长过程的Ar气流量100-150slpm;(2)扩肩扩肩时恒温缓慢扩肩，扩肩速度0.1-0. 2mm/min ；(3)保持保持速度0.7-0. 8mm/min。2.一种用于Φ8〃<110>硅单晶制造的热系统，包括上保温筒、下保温筒、底盘保温层 其特征在于上保温筒2厚度为17士3mm ；下保温筒厚度为74士3mm ；底盘保温层厚度为 85士3mm0全文摘要本专利技术涉及一种Ф8"直拉硅单晶的制造方法及其热系统，通过增加热系统的下保温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温度，从而提高纵向温度梯度，所述方法包括控制Ar气流量、扩肩速度、保持速度的步骤，适合直径8英寸及以上单晶的制备，获得的Ф8"单晶结构良好、位错密度低于100个/cm2，断苞率≤5%；本方法简便，可靠，提高了生产效率和产品质量，具有推广价值。文档编号C30B29/06GK102002753SQ20101058521公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日专利技术者张雪囡, 徐强, 李建弘, 李翔, 汪雨田, 沈浩平, 许海波, 高树良 申请人:天津市环欧半导体材料技术有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于Ф８＂＜１１０＞直拉硅单晶的制造方法，其特征在于：通过增加热系统的下保温筒和地盘保温层的厚度，同时减少了上保温筒的厚度，控制硅熔体液面下和液面上的温度，从而提高纵向温度梯度，所述方法还包括如下次序步骤：（１）硅单晶生长过程的Ａｒ气流量：１００－１５０ｓｌｐｍ；（２）扩肩：扩肩时恒温缓慢扩肩，扩肩速度：０．１－０．２ｍｍ／ｍｉｎ；（３）保持：保持速度０．７－０．８ｍｍ／ｍｉｎ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪囡，高树良，徐强，李建弘，许海波，李翔，汪雨田，沈浩平，
申请(专利权)人：天津市环欧半导体材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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