一种改善氧环缺陷的工艺的制作方法

专利2025-03-30  7


本发明涉及直拉单晶制造领域,特别涉及一种改善氧环缺陷的工艺。


背景技术:

1、研究表明,直拉单晶中氧含量在1400℃引入硅晶体,以间隙氧方式存在,随着温度降低,氧在硅晶体中固溶度降低,间隙氧析出,氧与空位缺陷结合,随温度变化,氧沉淀形核长大:(1+r)si+2oi+βv(空位);sio2+rsii+应力释放。

2、osf形核中心是氧沉淀和位错的复合体,从氧沉淀到osf的转变是通过应力促进自间隙硅原子的过饱和,氧沉淀长大,大的体积变化致使硅原子从沉淀与硅基体界面附近转移出去,过剩形成层错,近而形成osf。

3、因此,提出一种改善氧环缺陷的工艺来解决上述问题很有必要。


技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种改善氧环缺陷的工艺,可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:

3、一种改善氧环缺陷的工艺,所述包括以下操作步骤:

4、s1:准备单晶炉:单晶炉包括炭毡、石英坩埚、石墨托、溶体、加热器、热屏、晶棒、炉体外壳和氩气管;

5、s2:拉晶处理:启动加热器,对石英坩埚进行加热,加热后晶棒配合溶体进行拉晶处理,拉晶过程中,控制热屏移动,使得热屏底部远离溶体表面,使得晶体的y值增大,用于提高石英坩埚侧壁热辐射面积,通过氩气管对晶体进行充氩处理,用于增加晶棒下部的受热;

6、s3:设置不同的液口距生产晶棒进行小批量电池验证,监控经电池topcon高温扩散热处理后osf产生情况;

7、s4:对除杂用材料进行氧沉淀热处理工艺和cu扩散工艺:其中材料包括cz-si、ncz-si,对处理完毕的cz-si、ncz-si采用800目和2000目的sic颗粒对其进行研磨,然后在90℃下用cp4溶液进行化学抛光30s,通过掩膜沉积厚度30nm的al沉积在制备的晶体处。

8、优选的,所述步骤s1中,炭毡置于炉体外壳的底部,石墨托位于炭毡的顶部,石英坩埚置于石墨托的顶部,溶体置于石英坩埚的内腔中,加热器安装在石英坩埚的外壁,热屏置于石英坩埚的内腔中,晶棒延伸至溶体处,氩气管安装在炉体外壳的侧边,炉体外壳还安装有加厚保温桶,用于使引晶、等径功率降低,减少坩埚烘烤,避免更多氧析出,用于使径向梯度减小,生长界面热应力减少。

9、优选的,所述其中cz-si的处理包括氧沉淀热处理工艺:800℃/225h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;800℃/225h,cu扩散工艺:rtp扩散,1200℃/50s;800℃/225h+1250℃/2h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:常规扩散,1000℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:rtp扩散,1000℃/50s,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:rtp扩散,1000℃/100s,空气冷却。

10、优选的,所述其中ncz-si的处理包括氧沉淀热处理工艺:800℃/225h,cu扩散工艺:rtp扩散,1200℃/50s;800℃/225h+1250℃/2h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却。

11、有益效果

12、与现有技术相比,本发明提供了一种改善氧环缺陷的工艺,具备以下有益效果:

13、1、该改善氧环缺陷的工艺,本发明一种通过调整热屏位置,降低单晶硅氧化诱生层错环的工艺,基于此缺陷的形成原理,通过控制生产过程中,控制固液界面v/g值大于临界值0.13mm2min-1k-1,且控制热应力的减少,可得到更高的空位浓度及减少位错的产生,避免osf-ring的生成。



技术特征:

1.一种改善氧环缺陷的工艺,其特征在于:所述包括以下操作步骤:

2.根据权利要求1所述的一种改善氧环缺陷的工艺,其特征在于:所述步骤s1中,炭毡置于炉体外壳的底部,石墨托位于炭毡的顶部,石英坩埚置于石墨托的顶部,溶体置于石英坩埚的内腔中,加热器安装在石英坩埚的外壁,热屏置于石英坩埚的内腔中,晶棒延伸至溶体处,氩气管安装在炉体外壳的侧边,炉体外壳还安装有加厚保温桶,用于使引晶、等径功率降低,减少坩埚烘烤,避免更多氧析出,用于使径向梯度减小,生长界面热应力减少。

3.根据权利要求1所述的一种改善氧环缺陷的工艺,其特征在于:所述其中cz-si的处理包括氧沉淀热处理工艺:800℃/225h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;800℃/225h,cu扩散工艺:rtp扩散,1200℃/50s;800℃/225h+1250℃/2h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:常规扩散,1000℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:rtp扩散,1000℃/50s,空气冷却;750℃/16h+1050℃/32h,cu扩散工艺:rtp扩散,1000℃/100s,空气冷却。

4.根据权利要求1所述的一种改善氧环缺陷的工艺,其特征在于:所述其中ncz-si的处理包括氧沉淀热处理工艺:800℃/225h,cu扩散工艺:rtp扩散,1200℃/50s;800℃/225h+1250℃/2h,cu扩散工艺:常规扩散,1200℃/10min,空气冷却。


技术总结
本发明公开了一种改善氧环缺陷的工艺,本发明涉及直拉单晶制造领域,S1:准备单晶炉:单晶炉包括炭毡、石英坩埚、石墨托、溶体、加热器、热屏、晶棒、炉体外壳和氩气管;S2:拉晶处理;S3:设置不同的液口距生产晶棒进行小批量电池验证,监控经电池topcon高温扩散热处理后OSF产生情况;S4:对除杂用材料进行氧沉淀热处理工艺和Cu扩散工艺。本发明所述的一种改善氧环缺陷的工艺,该改善氧环缺陷的工艺,本发明一种通过调整热屏位置,降低单晶硅氧化诱生层错环的工艺,基于此缺陷的形成原理,通过控制生产过程中,控制固液界面V/G值大于临界值0.13mm<supgt;2</supgt;min<supgt;‑1</supgt;k<supgt;‑1</supgt;,且控制热应力的减少,可得到更高的空位浓度及减少位错的产生,避免OSF‑ring的生成。

技术研发人员:杨昊,薛娇娇
受保护的技术使用者:弘元新材料(包头)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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