一种集成电路用晶体生长石墨坩埚加工方法技术

本发明专利技术介绍一种集成电路用晶体生长石墨坩埚加工方法，其目的主要在于解决石墨坩埚内表面与石英坩埚外表面反应产生的气体鼓泡从而影响晶体正常生长的问题。本发明专利技术通过对石墨坩埚内表面进行加工，在石墨坩埚内一定此存与形貌的凹槽，凹槽延伸至石墨坩埚上边缘。通过这样的设计时石墨坩埚在晶体生长环境下，可以在不影响石墨坩埚原本强度和传热均匀性的情况，将产生的气体排出，消除鼓泡对晶体生长的影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
一种集成电路用晶体生长石墨坩埚加工方法


[0001]本专利技术涉及一种集成电路用单晶硅生长设备，特别涉及的是一种单晶硅生长用的石墨坩埚。

技术介绍

[0002]在基于CZ法进行电子级单晶硅生长时，通常是使用石英坩埚进行单晶硅晶棒的拉制，在单晶硅生长过程中，石英坩埚会与硅料发生的反应通常是需要关注的点，但除此以外，石英坩埚的另一种反应也需要被关注；CZ法晶体生长所使用的坩埚通常分为两部分，外层的石墨坩埚与里层的石英坩埚，石墨坩埚主要组成成分为石墨（含量占45%
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55%）、碳化硅、硅石、耐火粘土以及沥青焦油等，其主要起均匀传热以及保持石英坩埚形状的作用；实际生产中，在单晶硅生长环境下石英坩埚中的SiO2会与石墨坩埚中的主要成分石墨（C）进行反应，其反应生成产物中会产生CO气体，因为石墨坩埚内壁与石英坩埚内壁贴合紧密，所以CO气体的生成在贴合成产生局部的鼓泡，因为石英坩埚在晶体生长的高温条件下，其物理性质已表现为比较柔软，鼓泡的形成会影响到热量的传递从影响石英坩埚受热，并且鼓泡产生的形变也会导致坩埚内部多晶硅内部熔体流场变化，影响晶体生长均匀性，严重的时候甚至会破坏石英坩埚。
[0003]现有技术通常采用在石墨坩埚表面打孔的方式来解决问题，但此种方法有一定的缺点，首先，大量的开孔会导致石墨坩埚强度降低，而少量的开孔又没法保证所有影响晶体生长的气泡都被排出，导致效果降低；其次开孔又会导致孔洞处的石英坩埚受热不均，影响晶体生长的正常进行。
[0004]由于现有技术中存在影响产品良率的技术问题点存在，因此需要对现有技术进行改进。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于设计了一种石墨坩埚，以解决石墨坩埚内表面与石英坩埚外表面反应产生的气体鼓泡从而影响晶体正常生长的问题。
[0006]用于解决技术问题的方案；本专利技术对集成电路晶体生长石墨坩埚进行了新的设计，通过在石墨坩埚内表面设计多个凹槽，并对凹槽的槽型以及开槽的方式进行设计，使其可以解决坩埚接触处CO鼓泡的问题本专利技术中凹槽的开口形状符合方程
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（1）其中，c=σ；所述σ的取值方式为：当进行200毫米晶体生长时2≤σ≤3，当进行300毫米晶体生长时3＜σ≤4，R取值满足15≤R≤24。
[0007]所述凹槽加工时的最大深度为H，其值略小于，H取值范围为2.7
‑
4.4mm。
[0008]当在晶体生长条件下，石英坩埚变形膨胀，其膨胀面保持圆形，普通的圆形凹槽开口会使石英坩埚的表面堵塞凹槽使气体无法排出，本专利技术中的凹槽设计的形状就是使石英坩埚膨胀后仍与石墨坩埚在凹槽处留有空隙，使气体可以正常排出。
[0009]本专利技术在凹槽形状确定后，对凹槽的开槽的线性进行了设计，坩埚内表面由竖直面M1（以下记为M1面）和曲面M2（以下记为M2面）组成。M1面与M2面上的凹槽均分为纵向槽Y（以下记为凹槽Y），与横向槽X（以下记为凹槽X）两部分。
[0010]所述M1面处凹槽开槽方式如下：在M1面处选取n条等距参考线L，以L作为x轴石墨坩埚上边缘为y轴进行凹槽Y的开槽，其开槽线型满足方程:y=u
·
sin（vx）
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（2）其中，u取值为7.5
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9.5，v的取值为0.7
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1.4；在开槽过程中凹槽n的数量为24
‑
36。
[0011]在M1面的凹槽Y加工完成后，进行M1面凹槽X的加工，其加工方式为：延M1面在平行于坩埚上边缘的水平面上进行凹槽X的加工，每两条凹槽X间的间距相等计为D，D的取值范围为50
‑
70mm。
[0012]所述M2面处的凹槽开槽方式如下：从M1面的凹槽Y与分界面A的交点处出发至曲面最低点处停止，延曲面直线开槽。M2面上也开有凹槽X，M2面上第一条凹槽X
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与M1面上最后一条凹槽X
1n
之间的距离也等于D，且M2面处的凹槽X之间竖直方向的距离也为D。
[0013]在所述开槽完成后，石墨坩埚加工完成，即可用于正常的晶体生长流程中进行晶棒的生产。
附图说明
[0014]图1为石墨坩埚内表面示意图，其中M1为竖直面，M2为曲面，S为竖直面与曲面的分界面。
[0015]图2为凹槽槽型示意图，其中A石英坩埚受热膨胀后能达到的面，B为石墨坩埚原内表面。
[0016]图3为石墨坩埚内表面部分凹槽槽线示意图，其中X为横向槽、Y为纵向槽、L为其中1条凹槽Y的参考线，图中的凹槽数量与长度不等于实际加工时的数量，仅为用于展示其规律。
具体实施例
[0017]实施例1生产中要进行200mm晶棒的生长，对所需石英坩埚进行加工，其开槽形状设计为： ，其中 ，c=3，R=15。
[0018]取加工深度H=2.7mm。在槽型确定后进行，进行凹槽槽线的设计，凹槽Y线型方程为y=7.5sin（0.7x），开槽数量n=30，凹槽X间距D=50mm。按此方式对石墨坩埚内壁进行加工，并根据晶体生长的相关流程进行200毫米硅单晶棒的生长。
[0019]在完成数根晶棒的拉制后，在更换坩埚时对石英坩埚外面表面以及石墨坩埚整体进行观察，并未发现石英坩埚有破损及异常严重变形痕迹，石墨坩埚也并未出现裂纹。之后
对4根晶棒的径向电阻率变化情况进行检测，其数据为：A1=2.51%、A2=1.81%、A3=1.83%、A4=1.71%、A5=3.12%、B1=2.72%、B2=2.23%、B3=2.17%、B4=2.31%、B5=2.92%、C1=2.41%、C2=1.97%、C3=1.99%、C4=1.99%、C5=3.51%、D1=2.55%、D2=1.79%、D3=2.02%、D4=2.01%、D5=2.71%。
[0020]由上述数据可知，晶棒整体径向电阻率变化在合理范围内，晶体生长过程正常进行。
[0021]实施例2生产中要进行200mm晶棒的生长，对所需石英坩埚进行加工，其开槽形状设计为： ，其中 ，c=2，R=24。
[0022]取加工深度H=4.4mm。在槽型确定后进行，进行凹槽槽线的设计，凹槽Y线型方程为y=9.5sinx，，开槽数量n=24，凹槽X间距D=60mm。按此方式对石墨坩埚内壁进行加工，并根据晶体生长的相关流程进行200毫米硅单晶棒的生长。
[0023]在完成数根晶棒的拉制后，在更换坩埚时对石英坩埚外面表面以及石墨坩埚整体进行观察，并未发现石英坩埚有破损及异常严重变形痕迹，石墨坩埚也并未出现裂纹。之后对4根晶棒的径向电阻率变化情况进行检测，其数据为：A1=2.24%、A2=1.94%、A3=1.73%、A4=1.75%、A5=1.96%、B1=1.71%、B2=1.49%、B3=1.40%、B4=1.63%、B5=1.68%、C1=3.04%、C2=2.59%、C3=2.66%、C4=2.74%、C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路用晶体生长石墨坩埚，其特征在于，石墨坩埚内表面开有凹槽，其开槽形状满足方程：
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（1）其中，c=σ，所述σ的取值方式为：当进行200毫米晶体生长时2≤σ≤3，当进行300毫米晶体生长时3＜σ≤4，R取值满足15≤R≤24，凹槽加工时的最大深度为H，其值略小于，H取值范围为2.7
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4.4mm。2.根据权利要求1所述的石墨坩埚，其特征在于，石墨坩埚内表面分为竖直面（M1）及曲面（M2），竖直面（M1）与曲面（M2）上均开有纵向槽（Y）与水平槽（X）。3.根据权利要求2所述石英坩埚，其特征在于，竖直面（M1）处纵向槽（Y）开槽方式为：竖直面（M1）处选取n条等距参考线（L），以参考线（L）作为x轴、石墨坩埚上边缘为y轴进行纵向槽（Y）的开槽，其开槽线型满足方程:y=u
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sin（vx）
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【专利技术属性】
技术研发人员：王锡铭，黄珊，张俊宝，陈猛，
申请(专利权)人：重庆超硅半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：