晶体生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种晶体生产工艺，包括以下步骤：S10：化料：对坩埚组件进行加热以使初始原料熔化，并在设定时间后，坩埚组件以设定转速段内的转速转动；S11、引晶：将籽晶的一部分浸入坩埚组件内熔体的液面下方，并开启磁场装置；S12、缩颈；S13、放转肩；S14、等径加料：在晶体生长区进行晶棒的等径生长，原料下料管将再加入原料加至坩埚组件的原料下料区，且控制下料组件的加料量与晶体的成晶量相等。其中，坩埚组件包括第一坩埚、第二坩埚和第三坩埚，第一腔室适于构造成原料下料区，第三腔室适于构造成晶体生长区，磁场的中心面位于坩埚组件内熔体的固液界面的上方。根据本发明专利技术的晶体生产工艺，可以控制晶体的氧含量，提升晶体品质。提升晶体品质。提升晶体品质。

【技术实现步骤摘要】
晶体生产工艺


[0001]本专利技术涉及晶体加工
，尤其是涉及一种晶体生产工艺。

技术介绍

[0002]半导体单晶硅的生长过程中主要以石英坩埚为主要承载硅熔体的器具，石英坩埚中的氧会通过熔体进入晶体中。晶体中氧含量太多，导致晶体形成的硅片中氧含量太多，会造成载流子寿命下降，影响集成电路的电性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种晶体生产工艺，所述晶体生产工艺可以减少晶体的氧含量，提升晶体品质。
[0004]根据本专利技术的晶体生产工艺，包括以下步骤：S10：化料：对坩埚组件进行加热以使初始原料熔化，并在设定时间后，坩埚组件以设定转速段内的转速转动，以均匀坩埚组件内部温度；S11、引晶：将籽晶的一部分浸入所述坩埚组件内熔体的液面下方，并开启磁场装置；S12、缩颈：以设定移动速度段内的速度提拉籽晶进行缩颈；S13、放转肩：控制加热功率和籽晶的提拉速度，以使晶体直径增大至设定直径；S14、等径加料：在所述坩埚组件的晶体生长区进行晶棒的等径生长，在所述坩埚组件的原料下料区，晶体生长炉的下料组件将再加入原料加至所述原料下料区，且控制所述下料组件的加料量与晶体的成晶量相等，维持液面恒定，其中，坩埚组件可转动地设于晶体生长炉的炉体内且包括第一坩埚、第二坩埚和第三坩埚，所述第一坩埚内限定出盛放空间，所述盛放空间的顶侧敞开设置，所述第二坩埚设在所述盛放空间内且与所述第一坩埚共同限定出第一腔室，所述第三坩埚设在所述第二坩埚内且与所述第二坩埚共同限定出第二腔室，所述第三坩埚内限定出第三腔室，所述第二坩埚上形成有第一连通孔以连通所述第一腔室和所述第二腔室，所述第三坩埚上形成有第二连通孔以连通所述第二腔室和所述第三腔室，所述第一腔室适于构造成所述原料下料区，所述第三腔室适于构造成所述晶体生长区；磁场装置，所述磁场装置设于所述炉体外，且用于产生磁场，在上下方向上，所述磁场的中心面位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的上方，其中，所述磁场在所述中心面上的磁场强度在所述炉体轴向上的分量为0。
[0005]根据本专利技术的晶体生产工艺，通过将磁场的中心面设在坩埚组件内固液界面的上方，使得晶体下方的熔体均处于较高磁场强度作用下，使得坩埚组件内的熔体均受到磁场的抑制作用，以有效减少熔体内紊流的产生，使得熔体中的对流得到一定抑制，从而抑制氧的流动，减少晶体中的氧含量；而且，熔体内的氧受到磁场施加的洛仑兹力，以抑制氧朝向固液界面流动，从而进一步降低晶体中的氧含量，使得晶体的氧含量得以有效控制，避免氧含量过多。
[0006]在一些实施例中，所述中心面与所述固液界面在上下方向上的距离为h，所述h满足：20mm≤h≤60mm。
[0007]在一些实施例中，所述磁场装置包括：第一通电线圈，所述第一通电线圈环绕炉体
设置，且适于位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的上方；第二通电线圈，所述第二通电线圈环绕炉体设置，且间隔设在所述第一通电线圈的下方，所述第二通电线圈适于位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的下方，其中，所述第一通电线圈和所述第二通电线圈中的电流方向相反。
[0008]在一些实施例中，所述第一通电线圈和所述第二通电线圈均与所述炉体同轴设置，且适于关于所述中心面对称设置。
[0009]在一些实施例中，在拉晶过程中，所述第一通电线圈的电流和所述第二通电线圈的电流均不小于1
×
106A。
[0010]在一些实施例中，所述第二连通孔形成在所述第三坩埚的远离所述第一连通孔的一侧。
[0011]在一些实施例中，所述第一连通孔的孔径为d1，所述第二连通孔的孔径为d2，d1、d2满足：d1＜d2。
[0012]在一些实施例中，所述第一连通孔形成在所述第二坩埚的底部且邻近所述第二坩埚的R角设置，所述第一连通孔为多个，多个第一连通孔包括第一进料孔和第二进料孔，所述第二进料孔位于所述第一进料孔的上方。
[0013]在一些实施例中，所述第一腔室、所述第二腔室和所述第三腔室内均装有所述初始原料，且所述第一腔室内的初始原料的颗粒直径大于所述第二腔室内的初始原料的颗粒直径和所述第三腔室内的初始原料的颗粒直径。
[0014]在一些实施例中，在拉晶过程中，坩埚组件转速位于0.2r/m～5r/m范围内。
[0015]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0016]图1是根据本专利技术一个实施例的晶体生长炉的示意图；
[0017]图2是图1中所示的坩埚组件的示意图；
[0018]图3是图2中所示的坩埚组件的局部示意图；
[0019]图4是根据本专利技术一个实施例的晶体生产工艺的流程示意图；
[0020]图5是磁场装置不同位置对应的晶体氧含量的对比曲线图；
[0021]图6是坩埚组件不同转速对应的晶体氧含量的对比曲线图；
[0022]图7是磁场装置不同磁场强度对应的晶体氧含量的对比曲线图；
[0023]图8是根据本专利技术另一个实施例的晶体生产工艺的流程示意图。
[0024]附图标记：
[0025]晶体生长炉200、
[0026]炉体101、安装空间1010、本体101a、上盖101b、
[0027]坩埚组件102、盛放空间102a、固液界面102b、
[0028]第一腔室R1、第二腔室R2、第三腔室R3、
[0029]原料下料区Ω1、晶体生长区Ω2、
[0030]第一坩埚1、第一本体11、坩埚底壁12、坩埚侧壁13、
[0031]第二坩埚2、第一连通孔20、第一进料孔20a、第二进料孔20b、第二本体21、
[0032]第三坩埚3、第二连通孔30、第三本体31、
[0033]第一卡隼结构5、第二卡隼结构6、
[0034]托盘7、
[0035]磁场装置103、中心面1030、第一通电线圈1031、第二通电线圈1032、
[0036]籽晶104、冷却套105、导流筒106、下料组件107、原料下料管1071、
[0037]加热器108、侧加热器1081、绝热层109、第一绝热层1091、
[0038]第二绝热层1092、第一子绝热层1092a、第二子绝热层1092b、坩埚轴110。
具体实施方式
[0039]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：S10：化料：对坩埚组件(102)进行加热以使初始原料熔化，并在设定时间后，所述坩埚组件(102)以设定转速段内的转速转动，以均匀所述坩埚组件(102)内部温度；S11、引晶：将籽晶的一部分浸入所述坩埚组件(102)内熔体的液面下方，并开启磁场装置(103)；S12、缩颈：以设定移动速度段内的速度提拉籽晶进行缩颈；S13、放转肩：控制加热功率和籽晶的提拉速度，以使晶体直径增大至设定直径；S14、等径加料：在所述坩埚组件(102)的晶体生长区(Ω2)进行晶棒的等径生长，在所述坩埚组件(102)的原料下料区(Ω1)，晶体生长炉(200)的下料组件(107)将再加入原料加至所述原料下料区(Ω1)，且控制所述下料组件(107)的加料量与晶体的成晶量相等，维持液面恒定，其中，所述坩埚组件(102)可转动地设于晶体生长炉(200)的炉体(101)内且包括第一坩埚(1)、第二坩埚(2)和第三坩埚(3)，所述第一坩埚(1)内限定出盛放空间(102a)，所述盛放空间(102a)的顶侧敞开设置，所述第二坩埚(2)设在所述盛放空间(102a)内且与所述第一坩埚(1)共同限定出第一腔室(R1)，所述第三坩埚(3)设在所述第二坩埚(2)内且与所述第二坩埚(2)共同限定出第二腔室(R2)，所述第三坩埚(3)内限定出第三腔室(R3)，所述第二坩埚(2)上形成有第一连通孔(20)以连通所述第一腔室(R1)和所述第二腔室(R2)，所述第三坩埚(3)上形成有第二连通孔(30)以连通所述第二腔室(R2)和所述第三腔室(R3)，所述第一腔室(R1)适于构造成所述原料下料区(Ω1)，所述第三腔室(R3)适于构造成所述晶体生长区(Ω2)；所述磁场装置(103)设于所述炉体(101)外，且用于产生磁场，在上下方向上，所述磁场的中心面(1030)位于所述坩埚组件(102)内熔体的固液界面(102b)的上方，其中，所述磁场在所述中心面(1030)上的磁场强度在所述炉体(101)轴向上的分量为0。2.根据权利要求1所述的晶体生产工艺，其特征在于，在拉晶过程中，所述中心面(1030)与所述固液界面(102b)在上下方向上的距离为h，所述h满足：20mm≤h...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘奇，黄末，陈翼，高海棠，刘林艳，
申请(专利权)人：徐州鑫晶半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：