一种单晶硅晶棒的长晶方法技术

本发明专利技术提供一种单晶硅晶棒的长晶方法，所述长晶方法依次包括放肩阶段和等径阶段，其中，通过控制所述放肩阶段的放肩速度和/或温度来增加放肩段的高度，以使固液界面在所述放肩阶段完成从向下凹陷到平坦的过渡。本发明专利技术提供的单晶硅晶棒的长晶方法能够避免晶棒的无谓浪费，从而提高了生产效率。

A method of growing single crystal silicon rod

【技术实现步骤摘要】
一种单晶硅晶棒的长晶方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种单晶硅晶棒的长晶方法。
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(CZ)、区熔法(FZ)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。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。在上述过程中，实现无结晶缺陷的长晶比较困难，无法达到制造正片的质量要求的晶棒无法投入使用，因而会造成浪费，提高了生产成本。因此，有必要提出一种单晶硅晶棒的长晶方法，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单晶硅晶棒的长晶方法，所述长晶方法依次包括放肩阶段和等径阶段，其中，通过控制所述放肩阶段的放肩速度和/或温度来增加放肩段的高度，以使固液界面在所述放肩阶段完成从向下凹陷到平坦的过渡。示例性地，所述放肩段的高度不小于所述单晶硅晶棒等径段直径的1/3。示例性地，所述放肩速度为提拉速度。示例性地，所述温度为加热器温度。示例性地，在所述放肩阶段同时调整所述放肩速度和所述温度，并实时控制所述放肩段的直径变化，直到所述放肩段的直径达到等径段的直径。示例性地，所述放肩速度范围为0.35mm/min-1.5mm/min。示例性地，在所述放肩阶段之前还包括引晶阶段，在所述等径阶段之后还包括收尾阶段。示例性地，所述长晶方法为直拉法。本专利技术提供的单晶硅晶棒的长晶方法能够避免晶棒的无谓浪费，从而提高了生产效率。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示出了现有的单晶硅晶棒的长晶方法所获得的单晶硅晶棒的示意图。图2示出了本专利技术一实施例所提供的单晶硅晶棒的长晶方法所获得的单晶硅晶棒的示意图。图3示出了本专利技术一实施例所提供的单晶硅晶棒的单晶硅晶棒的长晶方法所使用的长晶炉的示意图。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。在利用直拉法制备大尺寸硅单晶的过程中，需要提高材料的利用率并保证晶体直径达到要求，最前沿的半导体技术要求晶体生长时不能有例如COP(CrystalOriginatedParticle，晶体原生颗粒)或LDL(LargeDislocationLoop，大位错环)的缺陷，因此必须对长晶速率进行精密控制，速率过快容易产生COP缺陷，速率过慢容易产生LDL缺陷。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。在生长初期，单晶硅晶棒生长的固液界面处存在两种散热方式。其中，界面外缘(靠近长晶炉内壁的一侧)主要为辐射散热，界面中心主要为热传导散热。由于放肩生长步骤中形成的肩部的高度较小，使得肩部顶端距离高温硅熔体较近，这就使生长界面中心与肩部的温差较小，沿直拉方向的轴向温度梯度较低，从而不利于生长界面中心沿肩部进行的热传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶硅晶棒的长晶方法，其特征在于，所述长晶方法依次包括放肩阶段和等径阶段，其中，通过控制所述放肩阶段的放肩速度和/或温度来增加放肩段的高度，以使固液界面在所述放肩阶段完成从向下凹陷到平坦的过渡。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶硅晶棒的长晶方法，其特征在于，所述长晶方法依次包括放肩阶段和等径阶段，其中，通过控制所述放肩阶段的放肩速度和/或温度来增加放肩段的高度，以使固液界面在所述放肩阶段完成从向下凹陷到平坦的过渡。


2.根据权利要求1所述的长晶方法，其特征在于，所述放肩段的高度不小于所述单晶硅晶棒等径段直径的1/3。


3.根据权利要求1所述的长晶方法，其特征在于，所述放肩速度为提拉速度。


4.根据权利要求1所述的长晶方法，其特征在于，所述温度为加热器温度。

【专利技术属性】
技术研发人员：沈伟民，范进，
申请(专利权)人：上海新昇半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31