一种高定向精度硅籽晶制作方法技术

本发明专利技术涉及一种高定向精度硅籽晶制作方法。本发明专利技术方法首先在圆柱体硅单晶晶锭一个端面上标注相互垂直的两条直径，并在圆柱体侧壁上沿轴向标注四条直线，然后在标注直径的一端切割下圆片形硅片，根据四条直线将硅片进行定向，确定该硅片与特定晶向的偏离程度和偏离方向，根据该方向标注出在硅片圆周上的起始点，将硅片恢复至硅单晶晶锭原来位置，并置于底座上，在另一个端面上对应起始点位置根据偏离程度垫高，将套筒套在底座上，注入环氧树脂并固化，最后根据需要的硅籽晶直径钻取圆柱形的圆柱形籽晶。本发明专利技术方法原理清楚、方法简单，制作的硅籽晶定向精度高。利用高精度籽晶拉制的直拉硅单晶外形接近圆形，没有明显的扁棱结构。

A method of making silicon seed crystal with high orientation precision

【技术实现步骤摘要】
一种高定向精度硅籽晶制作方法
本专利技术属于电子信息材料
，涉及一种高定向精度硅籽晶制作方法，具体是拉制直拉硅单晶用籽晶的制作方法，可用于制作取向精度很高的籽晶。
技术介绍
直拉硅单晶是制作电子元器件的基材，它的质量好坏对电子元器件的性能有重要的影响。籽晶作为直拉硅单晶的起点，影响直拉硅单晶拉制过程中晶锭的外形，也会影响拉制的晶锭中微缺陷和杂质的分布。一方面，使用晶向偏差严重的籽晶将导致晶锭外形偏离圆柱形，如对常用的<111>晶向晶锭而言，将形成很宽的扁棱。由于晶锭最终必须加工成圆柱形，为了保证加工后圆柱形晶锭的直径，拉制时必须适当放宽晶锭的直径以免原始晶锭滚圆后达不到目标直径。因此，籽晶晶向偏向大将导致硅多晶原料的浪费，导致晶锭生产厂家成本提高。另一方面，籽晶如果偏向过大的话，将影响晶锭生长过程中固液界面与目标晶向的偏离程度。由于目前直拉硅单晶生长过程中晶锭都会转动，这样会导致固液界面与目标晶向的关系发生周期性的变化，从而导致微缺陷和杂质的分布也呈周期性应的变化。对于特征线宽越来越小的器件工艺，如何降低硅单晶的不均匀性变得越来越重要，因此有必要从籽晶这个源头开始解决晶锭中微缺陷和杂质的不均匀问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种高定向精度硅籽晶制作方法，用于制作高定向精度的硅籽晶。本专利技术方法的具体步骤如下：步骤(1).截取一段所需取向的圆柱体硅单晶晶锭，经滚圆、端面机械抛光后，在圆柱体一个端面上标注相互垂直的两条直径AB和CD，然后以A、B、C、D为起点，以另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注四条直线AA′、BB′、CC′、DD′；步骤(2).用切割机将硅单晶晶锭在标注直径的一端切割下一片厚度为0.5～2mm的圆片形硅片；步骤(3).将切割下的硅片用XRD衍射仪进行定向，确定该硅片与特定晶向的偏离程度和偏离方向；具体如下：(3-1).将硅片端面的AB线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ方式扫描，确定AB方向特定晶向对应的衍射角2θ1；(3-2).将硅片端面转动180度，以θ-2θ扫描，确定BA方向特定晶向对应的衍射角2θ2；得到沿AB方向的偏离角(3-3).将硅片端面的CD线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ扫描，确定CD方向特定晶向对应的衍射角2θ3；(3-4).将硅片端面再次转动180度，以θ-2θ扫描，确定DC方向特定晶向对应的衍射角2θ4；得到沿CD方向的偏离角(3-5).计算特定晶向的总偏离角γ：(3-6).假设硅片特定晶向的衍射角为2θ0，将XRD衍射仪的衍射角2θ设置到2θ0+2γ处，改变硅片的方位角，找出与特定晶向衍射强度极大值对应的方位角，此方向即为偏离最大的方向；在硅片端面上标注出与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行的直径EF，在直径的连个端点标记E、F，并标示箭头方向；步骤(4).将标注直径EF后的硅片恢复至硅单晶晶锭原来所在位置，然后以E为起点，以圆柱体另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注直线EE′；步骤(5).将硅单晶晶锭置于底座上；所述的底座为台阶圆柱体，包括下部的圆柱形的基底和上部的圆柱形的定位块，基底与定位块同心设置，基底端面直径D2大于定位块端面直径D1，定位块端面直径D1大于硅单晶晶锭端面直径D；步骤(6).在硅单晶晶锭的E′点处的下端面垫一片金属薄片，将硅单晶晶锭的E′点抬高h，h＝Dsinγ，即纠正了硅单晶晶锭的晶向偏差；步骤(7).将套筒套在底座上，在套筒内注入环氧树脂，并固化；所述的套筒为两端开放的圆柱筒，D1＜D3＜D2，D3为套筒内径；步骤(8).将固化在一起的硅单晶晶锭、底座和套筒置于钻孔机，根据需要的硅籽晶直径选定空心金刚砂钻头，钻取圆柱形的圆柱形籽晶，得到晶向偏差很小的硅籽晶。本专利技术方法原理清楚、方法简单，制作的硅籽晶定向精度高，偏差可以小于0.05度。利用高精度籽晶拉制的直拉硅单晶外形接近圆形，没有明显的扁棱结构。附图说明图1为本专利技术方法中硅单晶晶锭标注示意图；图2为本专利技术方法中硅片标注示意图；图3为本专利技术方法中硅片表面法线与特定晶向关系示意图；图4为本专利技术方法中硅片与晶锭复原后硅单晶晶锭标注示意图；图5为本专利技术方法中底座结构示意图；图6为本专利技术方法中纠正硅单晶晶锭的晶向偏差示意图；图7为本专利技术方法中注入环氧树脂示意图。具体实施方式一种高定向精度硅籽晶制作方法，具体步骤如下：步骤(1).如图1所示，截取一段所需取向的圆柱体硅单晶晶锭，长度根据需要而定。截取下来的圆柱体经滚圆、端面机械抛光。在圆柱体一个端面上标注相互垂直的两条直径AB和CD，然后以A、B、C、D为起点，以另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注四条直线AA′、BB′、CC′、DD′。步骤(2).用切割机将硅单晶晶锭在标注直径的一端切割下一片厚度为0.5～2mm的圆片形硅片，本实施例切割的硅片厚度为1mm。步骤(3).将切割下的硅片用XRD衍射仪进行定向，确定该硅片与特定晶向(如<111>,<100>)的偏离程度和偏离方向；具体如下：(3-1).将硅片端面的AB线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ方式扫描，确定AB方向特定晶向对应的衍射角2θ1；(3-2).将硅片端面转动180度，以θ-2θ扫描，确定BA方向特定晶向对应的衍射角2θ2；则可得沿AB方向的偏离角(3-3).将硅片端面的CD线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ扫描，确定CD方向特定晶向对应的衍射角2θ3；(3-4).将硅片端面再次转动180度，以θ-2θ扫描，确定DC方向特定晶向对应的衍射角2θ4；则可得沿CD方向的偏离角(3-5).确定特定晶向的总偏离角γ：根据SEMI标准MF026-00-0305，γ与α和β之间关系为：cosγ＝cosα·cosβ，因此γ＝cos-1(cosα·cosβ)；当α和β很小时，可以简化为γ2≈α2+β2，即取(3-6).假设硅片特定晶向(如<100>,<111>,<110>等)的衍射角为2θ0，将XRD衍射仪的衍射角2θ设置到2θ0+2γ处，改变硅片的方位角，找出与特定晶向衍射强度极大值对应的方位角，此方向即为偏离最大的方向；在硅片端面上标注出与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行的直径EF，在直径的连个端点标记E、F，并标示箭头方向(如图2所示)，此时特定晶向与硅片表面法线之间的偏离角如图3所示，图中OM向为特定晶向，ON向为硅片表面法线。步骤(4).将标注直径EF后的硅片恢复至硅单晶晶锭原来所在位置，然后以E为起点，以圆柱体另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注直线EE′(如图4所示)。步骤(5).将硅单晶晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高定向精度硅籽晶制作方法，其特征在于具体步骤如下：/n步骤(1).截取一段所需取向的圆柱体硅单晶晶锭，经滚圆、端面机械抛光后，在圆柱体一个端面上标注相互垂直的两条直径AB和CD，然后以A、B、C、D为起点，以另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注四条直线AA′、BB′、CC′、DD′；/n步骤(2).用切割机将硅单晶晶锭在标注直径的一端切割下一片厚度为0.5～2mm的圆片形硅片；/n步骤(3).将切割下的硅片用XRD衍射仪进行定向，确定该硅片与特定晶向的偏离程度和偏离方向；具体如下：/n(3-1).将硅片端面的AB线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ方式扫描，确定AB方向特定晶向对应的衍射角2θ

【技术特征摘要】
1.一种高定向精度硅籽晶制作方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤(1).截取一段所需取向的圆柱体硅单晶晶锭，经滚圆、端面机械抛光后，在圆柱体一个端面上标注相互垂直的两条直径AB和CD，然后以A、B、C、D为起点，以另一个端面为终点，在圆柱体侧壁上沿轴向标注四条直线AA′、BB′、CC′、DD′；
步骤(2).用切割机将硅单晶晶锭在标注直径的一端切割下一片厚度为0.5～2mm的圆片形硅片；
步骤(3).将切割下的硅片用XRD衍射仪进行定向，确定该硅片与特定晶向的偏离程度和偏离方向；具体如下：
(3-1).将硅片端面的AB线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ方式扫描，确定AB方向特定晶向对应的衍射角2θ1；
(3-2).将硅片端面转动180度，以θ-2θ扫描，确定BA方向特定晶向对应的衍射角2θ2；得到沿AB方向的偏离角
(3-3).将硅片端面的CD线与XRD衍射仪的X射线-探测器平面平行，以θ-2θ扫描，确定CD方向特定晶向对应的衍射角2θ3；
(3-4).将硅片端面再次转动180度，以θ-2θ扫描，确定DC方向特定晶向对应的衍射角2θ4；得到沿CD方向的偏离角
(3-5).计算特定晶向的总偏离角γ：
(3-6).假设...

【专利技术属性】
技术研发人员：季振国，李阳阳，席俊华，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33