一种硅单晶的生长方法技术

本发明专利技术提供一种硅单晶的生长方法，所述生长方法包括：确定设定拉速，所述设定拉速在理想拉速上下呈周期性变化；将晶体温度控制在1200℃以上，按照所述设定拉速进行提拉，以生长硅单晶。本发明专利技术提供的硅单晶的生长方法减少硅单晶中的原生缺陷，从而形成完美晶体，并且能够扩展硅单晶生长的工艺窗口。

A growth method of silicon single crystal

【技术实现步骤摘要】
一种硅单晶的生长方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种硅单晶的生长方法。
技术介绍
随着科技的发展、新电子产品的不断出现，对大直径单晶硅的需求量增长迅速。单晶硅晶体的生长方法主要包括直拉法(简称CZ法)、区熔法(简称FZ法)和外延法。直拉法、区熔法用于生长单晶硅棒材，外延法用于生长单晶硅薄膜。其中，直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池等，是目前最常见的单晶硅生长方法。区熔法制备的单晶主要用于高压大功率可控整流器件领域。直拉法制备单晶硅，即在长晶炉中，使籽晶浸入容置于坩埚的硅熔体中，在转动籽晶及坩埚的同时提拉籽晶，以在籽晶下端依次进行引晶、放肩、转肩、等径及收尾，获得单晶硅晶棒。近年来，随着微电子工艺的不断进步，对硅片品质的要求不断提高，对完美硅晶体的需求也越来越大。所谓的完美晶体或接近完美的晶体是指不包含可检测到的体缺陷的硅晶体。控制直拉法生长硅晶体中的体缺陷要求对拉具和工艺进行具有挑战性的设计。尽管业界和学术界都做了大量的工作，但无体缺陷的直拉法硅生长工艺的加工窗口仍然很窄。因此，有必要提出一种硅单晶的生长方法，以解决上述问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。针对现有技术的不足，本专利技术提供一种硅单晶的生长方法，所述生长方法包括：确定设定拉速，所述设定拉速在理想拉速上下呈周期性变化；将晶体温度控制在1200℃以上，按照所述设定拉速进行提拉，以生长硅单晶。在一个实施例中，所述设定拉速在所述理想拉速上下交替进行匀速上升、匀速下降的变化。在一个实施例中，所述设定拉速的斜率为1E-7mm/min2至1E-4mm/min2。在一个实施例中，所述理想拉速为0.4mm/min至0.7mm/min。在一个实施例中，所述设定拉速的变化范围为所述理想拉速的98％-102％。在一个实施例中，所述生长方法的工艺窗口为所述理想拉速的4％-5％。在一个实施例中，所述生长方法依次包括引晶阶段、放肩阶段、转肩阶段、等径阶段及收尾阶段，所述设定拉速为所述等径阶段的拉速。本专利技术提供的硅单晶的生长方法减少硅单晶中的原生缺陷，从而形成完美晶体，并且能够扩展硅单晶生长的工艺窗口。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1示出了本专利技术一实施例所提供的硅单晶的生长方法所使用的长晶炉的示意图；图2示出了现有的硅单晶的生长方法中实际拉速的曲线图。图3示出了本专利技术一实施例所提供的硅单晶的生长方法中设定拉速的曲线图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。这里参考作为本专利技术的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述专利技术的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本专利技术的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。例如，显示为矩形的注入区在其边缘通常具有圆的或弯曲特征和/或注入浓度梯度，而不是从注入区到非注入区的二元改变。同样，通过注入形成的埋藏区可导致该埋藏区和注入进行时所经过的表面之间的区中的一些注入。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本专利技术的范围。为了彻底理解本专利技术，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本专利技术提出的技术方案。本专利技术的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本专利技术还可以具有其他实施方式。目前单晶硅晶棒的制备方法主要为直拉法(Czochralskimethod)，其主要工艺步骤包括引晶、放肩、等径、收尾几个阶段。沃隆科夫(Voronkov)的V/G理论揭示了晶体生长和缺陷动力学。为了减少硅单晶中的缺陷，在直拉法制备单晶硅的过程中，一般需要将V/G控制在0.15+/-0.02mm2/(min·K)范围内，工艺窗口非常狭窄，过窄的工艺窗口对拉速、功率、气流、压力、冷却水等工艺参数的精确控制提出了严格的要求。并且，采用上述工艺所形成的晶体仍然不是完美晶体。针对上述问题，本专利技术提供一种硅单晶的生长方法，使设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅单晶的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：/n确定设定拉速，所述设定拉速在理想拉速上下呈周期性变化；/n将晶体温度控制在1200℃以上，按照所述设定拉速进行提拉，以生长硅单晶。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅单晶的生长方法，其特征在于，所述生长方法包括：
确定设定拉速，所述设定拉速在理想拉速上下呈周期性变化；
将晶体温度控制在1200℃以上，按照所述设定拉速进行提拉，以生长硅单晶。


2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于，所述设定拉速在所述理想拉速上下交替进行匀速上升、匀速下降的变化。


3.根据权利要求2所述的生长方法，其特征在于，所述设定拉速的斜率为1E-7mm/min2至1E-4mm/min2。


4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，沈伟民，黄瀚艺，陈伟德，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31