晶体生长方法技术

本发明专利技术涉及单晶生产技术领域，具体而言，涉及晶体生长方法，其包括分段预热、熔接和引晶；其中，分段预热包括第一预热、第二预热和第三预热，其中，第一预热时籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降，第二预热时籽晶以第二预设速度朝向硅熔体的液面下降，第三预热时籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降；第一预设速度、第二预设速度、第三预设速度依次减小；熔接包括：控制熔体初始接触面与硅熔体的液面接触5

【技术实现步骤摘要】
晶体生长方法


[0001]本专利技术涉及单晶生产
，具体而言，涉及晶体生长方法。

技术介绍

[0002]直拉法(Czochralski，Cz法)是常用的晶体生长方法之一，该方法适用的籽晶晶向通常为100晶向，且通过将原料硅在单晶炉中加热融化，再将棒状的籽晶浸入融液中，使得融液中的硅原子沿籽晶上硅原子的排列结构在固液交界面上形成规则的结晶，从而形成单晶体；具体地，单晶生长过程包括，拆清、熔料、熔接、稳温、引晶、扩肩、转肩、等径、收尾、停炉工步；其中，熔接工艺需要将籽晶下降与硅熔液接触，并在高温熔接后开始引晶工艺。
[0003]相关技术中由于单晶籽晶加工过程会存在机械应力，故会导致籽晶表面有大量缺陷产生；硅单晶籽晶接触硅熔体液面瞬间，因热冲击会导致籽晶接触位置产生大量位错，位错在100硅晶体中易沿111晶面滑移，延伸至晶体边界处停止，位错密度过高会导致晶体生长晶向发生改变，导致晶体断线，即导致晶体成活率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供晶体生长方法，该方法能够缓解热应力，减少籽晶表面的缺陷；而且该方法可以减少位错生成、并缩短位错滑移长度，降低初始熔接位置位错密度，进而便于在无位错或低位错区域进行初始引晶，以提高晶体成活率。
[0005]本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种晶体生长方法，包括：分段预热、熔接和引晶；其中，分段预热包括：第一预热：在籽晶的熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第一预设间距区间时，控制籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降；第二预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第二预设间距区间时，控制籽晶以第二预设速度朝向硅熔体的液面下降；第三预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第三预设间距区间时，控制籽晶以第三预设速度朝向硅熔体的液面下降；第一预设间距区间大于第二预设间距区间，第二预设间距区间大于第三预设间距区间，第一预设速度大于第二预设速度，第二预设速度大于第三预设速度；熔接包括：控制熔体初始接触面与硅熔体的液面接触5
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30s后，再使籽晶下降预设高度。
[0006]在可选的实施方式中，籽晶包括相互连接的籽晶本体和籽晶头，籽晶头呈圆台状，且籽晶头的第一端的直径D大于籽晶头的第二端的直径d，第一端与籽晶本体连接，第二端的端面为熔体初始接触面；预设高度大于第一端的直径D的1倍、且小于第一端的直径D的2倍。
[0007]在可选的实施方式中，控制籽晶下降预设高度的速度＜2500mm/h。
[0008]在可选的实施方式中，籽晶头的长度L大于第一端的直径D，且长度L=（D
‑
d)/2sinα；其中，α为籽晶头的侧壁和籽晶本体的长度延伸方向形成的夹角的角度。
[0009]在可选的实施方式中，第二端的直径d大于8mm。
[0010]在可选的实施方式中，第二端的直径d为8.1
‑
10mm。
[0011]在可选的实施方式中，第一预设速度为20000
‑
30000mm/h；第二预设速度为8000
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15000mm/h；第三预设速度小于8000mm/h。
[0012]在可选的实施方式中，第一预设间距区间＞1500mm；第二预设间距区间大于或等于为1500
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500mm；第三预设间距区间为500
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50mm。
[0013]在可选的实施方式中，第三预热的步骤，具体包括：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为500
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200mm时，控制第三预设速度为大于或等于4000 mm/h、且小于8000 mm/h；在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为200
‑
50mm时，控制第三预设速度大于或等于2000 mm/h、且小于4000mm/h。
[0014]在可选的实施方式中，在第三预热步骤中，控制硅熔体的液面与被预热的籽晶的温差为300
‑
600℃。
[0015]在可选的实施方式中，引晶的步骤中，当引晶的长度为0mm时，控制晶体的直径大于或等于16.0mm；当引晶的长度为3.8
‑
4.2mm时，控制晶体的直径为14.3
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14.7mm；当引晶的长度为7.8
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8.2mm时，控制晶体的直径为12.8
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13.2mm；当引晶的长度为11.8
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12.2mm时，控制晶体的直径为11.3
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11.7mm；当引晶的长度为15.8
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16.2mm时，控制晶体的直径为9.8
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10.2mm；当引晶的长度为19.8
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20.2mm时，控制晶体的直径为4.8
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5.2mm；当引晶的长度为199.8
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200.2mm时，控制晶体的直径为4.8
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5.2mm。
[0016]本专利技术包括有以下有益效果：本专利技术的晶体生长方法采用分段预热，在籽晶的熔体初始接触面的位置越接近硅熔体的液面时，籽晶的下降速度被控制的慢，以使籽晶能够在硅熔体的液面上方充分预热；而在熔接步骤中，在籽晶的熔体初始接触面与硅熔体的液面接触时，稳定5
‑
30s，可以通过籽晶自身热传导快速地对中部的籽晶进行预热，降低籽晶纵向温差，然后再使籽晶下降预设高度，有利于错开热冲击位错区和机械加工位错区，便于在无位错或低位错区域进行初始引晶，以提高晶体成活率。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0018]图1为本专利技术中籽晶的结构示意图。
[0019]图标：010
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籽晶；100
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籽晶本体；200
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籽晶头。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0021]本专利技术提供一种晶体生长方法，其包括分段预热、熔接和引晶。
[0022]具体地，分段预热包括：第一预热：在籽晶的熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第一预设间距区间时，控制籽晶以第一预设速度朝向硅熔体的液面下降；第二预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第二预设间距区间时，控制籽晶以第二预设速度朝向硅熔体的液面下降；第三预热：在熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第三预设间距区间时，控制籽晶以第三预设速度朝向硅熔体的液面下降；第一预设间距区间大于第二预设间距本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体生长方法，其特征在于，包括：分段预热、熔接和引晶；其中，所述分段预热包括：第一预热：在籽晶的熔体初始接触面与硅熔体的液面的间距为第一预设间距区间时，控制所述籽晶以第一预设速度朝向所述硅熔体的液面下降；第二预热：在所述熔体初始接触面与所述硅熔体的液面的间距为第二预设间距区间时，控制所述籽晶以第二预设速度朝向所述硅熔体的液面下降；第三预热：在所述熔体初始接触面与所述硅熔体的液面的间距为第三预设间距区间时，控制所述籽晶以第三预设速度朝向所述硅熔体的液面下降；所述第一预设间距区间大于所述第二预设间距区间，所述第二预设间距区间大于所述第三预设间距区间，所述第一预设速度大于所述第二预设速度，所述第二预设速度大于所述第三预设速度；熔接包括：控制所述熔体初始接触面与所述硅熔体的液面接触5
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30s后，再使所述籽晶下降预设高度。2.根据权利要求1所述的晶体生长方法，其特征在于，所述籽晶包括相互连接的籽晶本体和籽晶头，所述籽晶头呈圆台状，且所述籽晶头的第一端的直径D大于所述籽晶头的第二端的直径d，所述第一端与所述籽晶本体连接，所述第二端的端面为所述熔体初始接触面；所述预设高度大于所述第一端的直径D的1倍、且小于所述第一端的直径D的2倍。3.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，控制所述籽晶下降所述预设高度的速度＜2500mm/h。4.根据权利要求2所述的晶体生长方法，其特征在于，所述籽晶头的长度L大于所述第一端的直径D，且所述长度L=（D
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d)/2sinα；其中，α为所述籽晶头的侧壁和所述籽晶本体的长度延伸方向形成的夹角的角度。5.根据权利要求4所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第二端的直径d大于8mm。6.根据权利要求1
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5任一项所述的晶体生长方法，其特征在于，所述第一预设速度为20000
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30000mm/h；所述第二预设速度为8000
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15000mm/h；所述第三预设速度小于8000mm/h。7.根据权利要求6所述的晶体生...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林东，丁云飞，陈伟，陈志军，吴超慧，张鹏，高伟杰，许堃，李安君，
申请(专利权)人：苏州晨晖智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：