晶棒碳含量轴向分布计算方法技术

一种晶棒碳含量轴向分布计算方法，构建第一计算公式一计算公式其中，K0为平衡溶质分凝系数，g

【技术实现步骤摘要】
晶棒碳含量轴向分布计算方法


[0001]本专利技术涉及直拉单晶硅生产
，特别涉及一种晶棒碳含量轴向分布计算方法。

技术介绍

[0002]单晶制备过程中不可避免的会引入其他杂质元素，例如氧、碳、金属元素等，其中碳含量来源于硅原料及石墨部件，它在单晶制造过程中很容易进入，其存在浓度仅次于氧，然而氧在单晶中既有有害的一面也有有利的一面，但是碳技术界公认它是有害杂质，它的存在影响氧的析出行为，进而形成缺陷导致器件软特性和二次击穿。
[0003]根据分凝原理，最尾部碳含量最高。单晶尾部碳含量采用专门的设备检测，需要外送检测，检测周期长、成本高，且碳含量在晶棒的轴向分布无法确定，当出现碳含量超标，只能凭借经验进行粗略估计进行反切，往往出现反切不足或反切过量的问题，造成单晶浪费。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，针对上述不足，有必要提出一种能计算出碳含量在晶棒轴向分布的晶棒碳含量轴向分布计算方法。
[0005]一种晶棒碳含量轴向分布计算方法，包括如下步骤：
[0006]构建第一计算公式其中，K0为平衡溶质分凝系数，g
x
为晶棒在x位置的凝固比例，C
x
晶棒在x位置的碳含量，C0为拉晶前石英坩埚内硅熔液中的碳含量；
[0007]分别获取K0、C0、g
x
的数值，并根据第一计算公式计算C
x
。
[0008]优选地，第一计算公式中，所述g
x
通过第二计算公式计算，其中，M为拉晶过程中的总投料量，B为单位长度晶棒重量比例，g0等径开始时的凝固比例。
[0009]优选地，第二计算公式中，所述g0通过第四计算公式计算。
[0010]优选地，第二计算公式中，所述B通过第三计算公式计算，其中，L为晶棒长度，m1为提渣重量，m2为晶棒肩部重量，m3为晶棒尾部重量，m4为拉晶结束后石英坩埚内剩余的硅熔液的重量。
[0011]优选地，第一计算公式中，所述C0通过第五计算公式计算，其中，g
T
为拉晶到晶棒尾部时的凝固比例，C
T
为晶棒尾部碳含量。
[0012]优选地，第五计算公式中，所述g
T
通过第六计算公式计算。
[0013]优选地，所述晶棒采用直拉法制得。
[0014]优选地，直拉法拉晶过程中，拉速为0.35～0.4mm/min。
[0015]优选地，直拉法拉晶过程中，拉速为0.35mm/min。
[0016]优选地，第五计算公式中，所述C
T
采用SIMS或FTIR检测获取。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018]通过检测晶棒尾部的碳含量，再利用第一计算公式，可以较为准确的计算出碳含量在晶棒的轴向分布，避免反切不足或反切过量造成单晶浪费的问题。
附图说明
[0019]图1不同炉压下C0与T的关系，其中，纵坐标为C0，横坐标为T。
具体实施方式
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对结合实施例作进一步的说明。
[0021]本专利技术实施例提供了一种晶棒碳含量轴向分布计算方法，包括如下步骤：
[0022]构建第一计算公式其中，K0为平衡溶质分凝系数，g
x
为晶棒在x位置的凝固比例，C
x
晶棒在x位置的碳含量，C0为拉晶前石英坩埚内硅熔液中的碳含量；
[0023]分别获取K0、C0、g
x
的数值，并根据第一计算公式计算C
x
。
[0024]碳的分凝系数为，远小于1，所以碳的有效分凝系数近似于平衡分凝系数，第一计算公式是本申请专利技术人采用直拉法生产晶棒，以拉速为0.35～0.4mm/min的条件下，结合凝固方程，总结出的晶棒碳含量轴向分布数学模型，利用第一计算公式可在获得某一C0的检测值的情况下较为准确的计算相应的C
x
。优选地，拉速为0.35mm/min。
[0025]所述C0、C
x
均为质量浓度(ppma)，C0可以直接测量获得，轻掺单晶C0可以用FTIR检测，而重掺单晶C0用SIMS检测。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0027]通过检测晶棒尾部的碳含量，再利用第一计算公式，可以较为准确的计算出碳含量在晶棒的轴向分布，避免反切不足或反切过量造成单晶浪费的问题。
[0028]凝固状态从引晶便开始，引晶重量可忽略，而且晶棒肩部不作为硅片使用，在截断时也是切除的，所以需要计算的是等径开始到结束的碳含量分布。
[0029]进一步，第一计算公式中，所述g
x
通过第二计算公式计算，其中，M为拉晶过程中的总投料量，B为单位长度晶棒重量比例，g0等径开始时的凝固比例。
[0030]进一步，第二计算公式中，所述g0通过第四计算公式计算。
[0031]进一步，第二计算公式中，所述B通过第三计算公式计算，其中，L为晶棒长度，m1为提渣重量，m2为晶棒肩部重量，m3为晶棒尾部重量，m4为拉晶结束后石英坩埚内剩余的硅熔液的重量。
[0032]拉晶过程中，单晶硅可能会转变为多晶硅，多晶硅料需回熔，回熔次数多时，会提出一定量的硅料，使液位线下降，来提高成晶率。这里提出的硅料的重量即为提渣重量。
[0033]进一步，第一计算公式中，所述C0通过第五计算公式计算，其中，g
T
为拉晶到晶棒尾部时的凝固比例，C
T
为晶棒尾部碳含量。
[0034]凝固方程g为单位体积的凝固比例，已知C
T
、g
T
，则进而进而可得
[0035]进一步，第五计算公式中，所述g
T
通过第六计算公式计算。
[0036]所述C
T
均质量浓度，C
T
也采用FTIR检测获取，或采用SIMS检测获取。K0可通过测量数组C
T
、C0，然后利用计算。
[0037]如上所述，利用第五计算公式可在获得C
T
的检测值的情况下计算出C0进而较为准确的计算任意位置的C
x
。
[0038]统计以往晶棒尾部碳含量检测数据C
T
，应用第五计算公式可得出各个晶棒批次的初始碳浓度C0。
[0039]以下通过实施例和对比例进一步说明本专利技术，下面的实施例只是用于详细说明本专利技术，并不以任何方式限制专利技术的保护范围。
[0040]实施例1：统计各晶棒批次总投料量(g)、提渣重量(g)、晶棒肩部重量(g)、晶棒尾部重量(g)、拉晶结束后石英坩埚内剩余的硅熔液的重量(g)、单位长度晶棒重量比例(g/mm)以及长晶时间(h)，长晶时间T即为化料开始到等径开始的时间，通过数据收集长晶时间T和C0的对应关系，制成T与C0的对照表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶棒碳含量轴向分布计算方法，其特征在于，包括如下步骤：构建第一计算公式其中，K0为平衡溶质分凝系数，g
x
为晶棒在x位置的凝固比例，C
x
晶棒在x位置的碳含量，C0为拉晶前石英坩埚内硅熔液中的碳含量；分别获取K0、C0、g
x
的数值，并根据第一计算公式计算C
x
。2.如权利要求1所述的晶棒碳含量轴向分布计算方法，其特征在于：第一计算公式中，所述g
x
通过第二计算公式计算，其中，M为拉晶过程中的总投料量，B为单位长度晶棒重量比例，g0等径开始时的凝固比例。3.如权利要求2所述的晶棒碳含量轴向分布计算方法，其特征在于：第二计算公式中，所述g0通过第四计算公式计算。4.如权利要求2所述的晶棒碳含量轴向分布计算方法，其特征在于：第二计算公式中，所述B通过第三计算公式计算，其中，L为晶棒长度，m1为提渣重量，m2为晶棒肩部重量，m3为晶棒尾部重...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫龙，王忠保，周文辉，
申请(专利权)人：宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：