一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102586862102586862B(45)授权公告日2014.07.30(21)申请号201210059757.9(56)对比文件CN1763265A,2006.04.26,(22)申请日2012.03.08US20050087125A1,2005.04.28,(73)专利权人天津市环欧半导体材料技术有限US5258092,1993.11.02,公司CN102220633A,2011.10.19,地址300384天津市西青区华苑产业园区环外海泰东路12号审查员王富强(72)发明人菅瑞娟张雪囡李建宏李亚哲刘一波宋都明(74)专利代理机构天津中环专利商标代理有限公司12105代理人莫琪(51)Int.Cl.C30B15/00(2006.01)C30B15/04(2006.01)C30B15/20(2006.01)C30B29/06(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法(57)摘要本发明涉及一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，其特征在于，通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，行波磁场N极和S极的间距为1～50cm，磁场的最大强度为400～800Gauss，磁场速度为1～4cm/s；通过磁场作用，促进同一水平高度的硅熔体对流，稳定硅熔体对流形状和强度，通过调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更佳均匀，有效促进硅熔体的对流，抑制高浓度掺杂剂的向下沉积问题，提高直拉重掺硅单晶的径向电阻率均匀性。CN102586862BCN102586BCN102586862B权利要求书1/1页1.一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法，通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；所述行波磁场发生器采用圆筒型发生器，圆筒型发生器产生的圆筒型行波磁场使硅熔体的对流具有轴对称性，其特征在于，行波磁场N极和S极的间距为1～50cm，磁场的最大强度为400～800Gauss，磁场速度为1～4cm/s；通过磁场作用，促进同一水平高度的硅熔体对流，稳定硅熔体对流形状和强度，通过调整对流路径和增加对流强度，最终使掺杂剂在硅熔体中的分布更佳均匀，有效提高掺杂剂的均匀性，所述的掺杂剂是硼、磷、砷或锑，所述方法包括如下步骤：通过在单晶炉外部安装行波磁场发生器，在拉晶过程中向硅熔体施加行波磁场；将石英坩埚放入石墨坩埚中，多晶硅物料装入石英坩埚内，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，之后将掺杂剂装入掺杂罩内，下降掺杂罩至硅熔体上方，高温使固态硼、磷、砷或锑转变为液态或气态而掺入硅熔体中；将掺杂剂掺入硅熔体后，开启行波磁场，促进硅熔体的对流防止高浓度掺杂剂的向下沉积，使掺杂剂的分布更佳均匀，调整埚转为2r/min、晶转为8r/min；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±0.3mm，同时引晶为“葫芦状”以排出边缘的位错；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时，肩部高度为350-450mm，此时提高拉速至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3℃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，关闭行波磁场，等晶体冷却后即可将晶体取出。2CN102586862B说明书1/3页一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法技术领域[0001]本发明涉及一种直拉硅单晶的生产方法，特别涉及一种提高直拉硅单晶电阻率均匀性的行波磁场法。背景技术[0002]在直拉重掺硅单晶的生产过程中，由于需要掺入大量的掺杂剂，所以硅熔体中掺杂剂浓度较高。这些掺杂剂有向下沉积的现象，这回导致硅单晶头尾电阻率相差更大，进而加剧径向电阻率均匀性的恶化。[0003]现有的提高直拉重掺硅单晶径向电阻率均匀性的方法，主要有降压拉晶法（专利申请号：201110084578.6），通过逐渐降低拉晶时的炉压来加强掺杂剂的挥发，从而使硅熔体中掺杂剂浓度尽可能均匀。但在拉晶过程中随着单晶生长，硅熔体中掺杂剂的浓度仍然会不断增加，该方法并不能消除掺杂剂向下沉积的问题。考虑要保证固液界面的稳定性，增加晶体旋转速度和坩