一种半导体级单晶硅生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体级单晶硅生产工艺，包括以下步骤：一、横向磁场布设：所布设横向磁场的磁场强度为1300高斯±100高斯；二、硅原料及掺杂剂准备；三、装料；四、熔料；五、引肩及放肩；六、转肩：放肩结束后进行转肩时，以3±0.3mm/min的拉速进行转肩；七、等径生长：转肩结束后，以1.6±0.1mm/min的拉速等径生长50±5mm；之后，再按直拉单晶硅的常规等径生长方法，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。本发明专利技术设计合理、方法步骤简单、实现方便且易于掌握、使用效果好，能有效保证所生产半导体级单晶硅的质量，所生产的半导体级单晶硅断面电阻率均匀性高且无漩涡等各种微缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于单晶硅生产
，尤其是涉及一种半导体级单晶硅生产工艺。
技术介绍
单晶娃，又称单晶硅，是一种半导体材料。近几年来，随着光伏产业的迅猛发展，单晶硅又被用来制作太阳能电池，呈现出供不应求的局面。随着高科技的发展，生产近乎完美的高质量单晶硅，是每一个材料厂家、器件厂家的共同愿望，这种单晶硅具有良好的断面电阻率均匀性、高寿命、含碳量少、微缺陷密度小、含氧量可以控制的特点。 目前，生产单晶硅的方法有直拉法、区熔法、基座法、片状生长法、气相生长法、外延法等，其中基座法、片状生长法、气相生长法和外延法都因各自的不足未能被普遍推广；而直拉法和区熔法比较，以直拉法为主要加工方法，它的投料量多、生产的单晶直径大，设备自动化程度高，工艺比较简单，生产效率高。直拉法生产的单晶硅，占世界单晶硅总量的70%以上。单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并用直拉法生长无错位单晶的设备。直拉法又称为切克劳斯基法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的热系统中，用石墨电阻加热，将装在高纯石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反向转动坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾过程，一支单晶硅就生长出了。半导体级单晶硅是一类具有半导体性能，且用来制作半导体器件的硅材料，随着电子产品的不断发展，半导体级单晶硅的市场需求量越来越大，同时对半导体级单晶硅的质量也要求越来越高。但是，目前市场上所出现的半导体级单晶硅均不同程度地存在断面电阻率均匀性较差、易出现漩涡缺陷、产品质量较难控制等多种缺陷和不足。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种半导体级单晶硅生产工艺，其设计合理、方法步骤简单、实现方便且易于掌握、使用效果好，能有效保证所生产半导体级单晶硅的质量，所生产的半导体级单晶硅断面电阻率均匀性高且无漩润。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤步骤一、横向磁场布设在生产需制作半导体级单晶硅的单晶炉主炉室中部外侧布设一个横向磁场，且所述横向磁场的磁场强度为1300高斯±100高斯；步骤二、硅原料及掺杂剂准备按照单晶炉用硅原料的常规制备方法，制备出生长直拉单晶硅用的硅原料，并按单晶炉用硅原料的常规清洁处理方法，对制备出的硅原料进行清洁处理；同时，根据需制作半导体级单晶硅的型号和电阻率，确定需添加掺杂剂的种类和掺杂量，并对生长直拉单晶硅用的掺杂剂进行准备；步骤三、装料按照单晶炉的常规装料方法，将步骤一中准备好的硅原料和掺杂剂分别装进已安装到位的石英坩埚内；同时，将事先准备好的籽晶安装在所述单晶炉内的籽晶夹头上;步骤四、熔料按照单晶炉的常规熔料方法，对步骤二中装入所述石英坩埚内的硅原料和掺杂剂进行熔化，直至所述硅原料和掺杂剂全部熔化并获得硅熔体；步骤五、引肩及放肩熔料完成后，采用单晶炉且按照直拉单晶硅的常规引肩与放肩方法，完成需制作半导体级单晶硅的引肩与放肩过程；步骤六、转肩放肩结束后进行转肩时，以3mm/min±0. 3mm/min的拉速进行转肩；·步骤七、等径生长转肩结束后，以I. 6mm/min±0. lmm/min的拉速等径生长50mm±5mm;之后，再按直拉单晶硅的常规等径生长方法，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤一中所述横向磁场的磁场强度为1300闻斯±20闻斯。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤五进行引肩和放肩时，所述单晶炉按照预先设定的拉速控制曲线，对引肩和放肩过程中的拉速进行自动控制；步骤六中进行转肩时，人为通过所述单晶炉的电气控制箱，控制所述单晶炉以3mm/min±0. 3mm/min的拉速进行转肩；步骤七中转肩结束后，人为再通过所述单晶炉的电气控制箱，控制所述单晶炉以I. 6mm/min±0. lmm/min的拉速等径生长50mm±5mm ;之后，所述单晶炉按照预先设定的拉速控制曲线，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。上述一种半导体级单晶娃生产工艺,其特征是步骤六中进行转肩时，以3mm/min的拉速进行转肩；步骤七中转肩结束后，以I. 6mm/min的拉速等径生长50_ ;之后,再按常规等径生长方法，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤一中所述的横向磁场由两块分别布设在单晶炉主炉室中部左右两侧的永久磁铁组成，两块所述永久磁铁呈对称布设。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤七中完成半导体级单晶硅的后续等径生长过程后，再按直拉单晶硅的常规收尾与停炉方法完成需制作半导体级单晶硅的后续生产过程，或者采用不收尾的处理方法完成需制作半导体级单晶硅的后续生产过程；且当采用不收尾的处理方法完成需制作半导体级单晶硅的后续生产过程时，其处理方法包括以下步骤i、关闭单晶炉的石墨热场系统步骤七中进行等径生长过程中，当等径生长的单晶硅晶体长度达到需制作半导体级单晶硅的设定长度时，关闭单晶炉的石墨热场系统，并将所述单晶炉的加热功率降至零，之后所述石英坩埚内剩余的硅熔体表面温度逐渐降低，直至所述硅熔体的表面开始结晶；ii、结晶及晶体提离熔硅液面所述硅熔体表面开始结晶后，对所述硅熔体表面的结晶现象进行同步观测，直至当所述硅熔体表面的结晶物与当前所生长单晶硅晶体之间的间隙为Imm 5mm时，通过所述单晶炉上所设置的籽晶旋转提升机构将当前所生长的单晶硅晶体向上提升，并使得当前所生长的单晶硅晶体与所述熔硅体的液面相脱离；iii、晶体提升及取晶通过所述籽晶旋转提升机构将当前所生长的单晶硅晶体提升至单晶炉副炉室内；之后，关闭单晶炉副炉室与单晶炉主炉室之间的隔离阀，对单晶炉主炉室与单晶炉副炉室进行隔离；随后，按照单晶炉的常规取晶方法，自单晶炉副炉室内取出单晶硅晶体，便完成单晶硅的生产过程。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤四中熔料完成后且进行引晶之前，还需进行熔料后提渣，其提渣过程如下I、降温结晶降低单晶炉的加热功率，并使得所述硅熔体的表面温度逐渐降低，直至所述硅熔体的表面开始结晶； II、逐步升温并维持结晶过程连续进行，直至硅熔体表面漂浮的不溶物全部被结晶物凝结住当所述硅熔体表面开始结晶后，再升高单晶炉的加热功率并逐渐升高所述硅熔体的表面温度；在所述硅熔体的表面温度逐渐升高过程中，对所述硅熔体表面的结晶现象进行同步观测，当观测到所述硅熔体表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔体表面的结晶物凝结住时，通过所述单晶炉上所设置的籽晶旋转提升机构将所述籽晶下降至与所述结晶物接触，且待所述籽晶与所述结晶物熔接后，通过所述籽晶旋转提升机构将凝结有不溶物的结晶物提升至单晶炉副炉室内；之后，关闭所述隔离阀，对单晶炉主炉室与单晶炉副炉室进行隔离；III、清渣按照单晶炉的常规取晶方法，自单晶炉副炉室内取出籽晶，并去掉籽晶底部所熔接的结晶物，则完成熔料后的提渣过程；之后，合上单晶炉的炉盖并打开所述隔离阀。上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是步骤III中完成熔料后的提渣过程后，还需对步骤III中自单晶炉副炉室内取出的籽晶进行更换；且更换完籽晶后，再合上单晶炉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤 步骤一、横向磁场布设在生产需制作半导体级单晶硅的单晶炉主炉室中部外侧布设一个横向磁场，且所述横向磁场的磁场强度为1300高斯±100高斯； 步骤二、硅原料及掺杂剂准备按照单晶炉用硅原料的常规制备方法，制备出生长直拉单晶硅用的硅原料，并按单晶炉用硅原料的常规清洁处理方法，对制备出的硅原料进行清洁处理；同时，根据需制作半导体级单晶硅的型号和电阻率，确定需添加掺杂剂的种类和掺杂量，并对生长直拉单晶硅用的掺杂剂进行准备； 步骤三、装料按照单晶炉的常规装料方法，将步骤一中准备好的硅原料和掺杂剂分别装进已安装到位的石英坩埚内；同时，将事先准备好的籽晶安装在所述单晶炉内的籽晶夹头上; 步骤四、熔料按照单晶炉的常规熔料方法，对步骤二中装入所述石英坩埚内的硅原料和掺杂剂进行熔化，直至所述硅原料和掺杂剂全部熔化并获得硅熔体； 步骤五、引肩及放肩熔料完成后，采用单晶炉且按照直拉单晶硅的常规引肩与放肩方法，完成需制作半导体级单晶硅的引肩与放肩过程； 步骤六、转肩放肩结束后进行转肩时，以3mm/min±0. 3mm/min的拉速进行转肩； 步骤七、等径生长转肩结束后，以I. 6mm/min±0. lmm/min的拉速等径生长50mm±5mm;之后，再按直拉单晶硅的常规等径生长方法，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程； 步骤四中熔料完成后且进行引晶之前，还需进行熔料后提渣，其提渣过程如下 1.降温结晶降低单晶炉的加热功率，并使得所述硅熔体的表面温度逐渐降低，直至所述硅熔体的表面开始结晶； II、逐步升温并维持结晶过程连续进行，直至硅熔体表面漂浮的不溶物全部被结晶物凝结住当所述硅熔体表面开始结晶后，再升高单晶炉的加热功率并逐渐升高所述硅熔体的表面温度；在所述硅熔体的表面温度逐渐升高过程中，对所述硅熔体表面的结晶现象进行同步观测，当观测到所述硅熔体表面漂浮的不溶物全部被所述硅熔体表面的结...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建华，
申请(专利权)人：西安华晶电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：