一种直拉硅单晶的生产工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102242397A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102242397A(43)申请公布日2011.11.16(21)申请号201110199181.1(22)申请日2011.07.15(71)申请人西安华晶电子技术股份有限公司地址710077陕西省西安市高新区锦业二路91号(72)发明人周建华(74)专利代理机构西安创知专利事务所61213代理人谭文琰(51)Int.Cl.C30B15/20(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图1页(54)发明名称一种直拉硅单晶的生产工艺(57)摘要本发明公开了一种直拉硅单晶的生产工艺，包括以下步骤：1、硅原料及掺杂剂准备；2、装料；3、抽真空处理；4、熔料；5、熔料后提渣，其提渣过程如下：501、降温结晶；502、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；503、取晶后清渣；6、后续处理：采用单晶炉且按直拉法的常规处理工艺，依次完成引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉工序，并获得拉制成型的硅单晶成品。本发明设计合理、方法步骤简单、实现方便且易于掌握、使用效果好，能有效保证所生产硅单晶晶体的质量，并能解决现有硅单晶生产过程中存在的除渣时间不易把握、提渣效果较差、所生产硅单晶的纯度较低等实际问题。CN1024397ACCNN110224239702242402A权利要求书1/3页1.一种直拉硅单晶的生产工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：步骤一、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，根据需制作硅单晶的型号和电阻率，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；步骤二、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；步骤三、抽真空处理：装料结束且合上单晶炉的炉盖后，按照单晶炉的常规抽真空方法，对单晶炉的炉膛内进行抽真空处理；步骤四、熔料：按照直拉硅单晶的常规熔料方法，对步骤二中加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；此时，观察所述硅熔体表面是否漂浮有不溶物，当观察发现所述硅熔体表面漂浮有不溶物时，进入步骤五进行熔料后提渣；否则，进入步骤六；步骤五、熔料后提渣，其提渣过程如下：501、降温结晶：待步骤四中所述硅原料和掺杂剂全部熔化后，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；502、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；503、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；步骤六、后续处理：采用所述单晶炉且按直拉法的常规处理工艺，依次完成引晶、放肩、转肩、等径、收尾和停炉工序，并获得拉制成型的硅单晶成品。2.按照权利要求1所述的一种直拉硅单晶的生产工艺，其特征在于：步骤503中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后，还需对自单晶炉副炉室内取出的籽晶进行更换；且更换完籽晶后，再合上单晶炉的炉盖并打开所述隔离阀。3.按照权利要求1或2所述的一种直拉硅单晶的生产工艺，其特征在于：步骤六中在等径工序中，对当前所生长的硅单晶晶体是否发生断苞现象进行同步观测，当观测发现发生断苞现象且当前所生长的硅单晶晶体长度小于步骤六中所述硅单晶成品长度的1/3时，进行断苞后提渣，且其提渣过程包括以下步骤：601、硅单晶晶体提升：当观测发现发生断苞现象时，通过所述籽晶旋转提升机构将当前所生长的硅单晶晶体提升至导流筒的上部开口上方，所述导流筒布设在所述单晶炉主炉室内且其位于所述石英坩埚正上方；2CCNN110224239702242402A权利要求书2/3页602、升温：升高所述单晶炉的加工功率，并将所述石英坩埚内