低氧高品质单晶硅的制备方法及单晶晶棒与流程

专利2025-11-13  1


本发明涉及单晶硅制备,具体涉及一种低氧高品质单晶硅的制备方法及单晶晶棒。


背景技术:

1、在半导体材料制备技术领域,单晶硅是一种重要的材料,广泛应用于集成电路、太阳能电池等领域。其中,12英寸单晶硅片是一种高性能的半导体元器件,它的尺寸是指其直径大小,通常为12英寸(约300毫米)。12英寸单晶硅片具有尺寸大,面积优,转换效率高等优势,其可以提高从硅片到电池片再到组件的生产效率,主要用于逻辑芯片、存储芯片等高性能芯片生产。单晶硅中的氧含量对其电学性能有着重要影响。较高的氧含量会导致杂质能级的形成,从而降低材料的载流子迁移率和电子迁移长度,影响芯片的性能。

2、现有技术中,如申请号为202311399324.2的中国发明具体公开了一种12寸超低氧晶棒拉制方法及单晶晶棒,通过在拉晶过程中,调节炉压,使得石英坩埚与硅熔体生成的sio挥发速率加快,再配合氩气流量将挥发的sio带走,减少单晶炉内的氧含量以降低氧进入晶棒的几率,进一步的调节晶棒、坩埚转速抑制坩埚内熔体的对流,以减少晶棒中的氧含量,使得晶棒中的氧含量降低。该专利虽然降低了晶棒中的氧含量,但晶棒的品质未能得到很好的提升。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供一种低氧高品质单晶硅的制备方法及单晶晶棒,以解决现有低氧单晶硅品质不高的技术问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

3、一种低氧高品质单晶硅的制备方法,包括以下步骤:

4、s1、在拉晶过程中,调节加热器上升至预定距离,使得加热器的发热区位于所述硅熔液的液面上方,以降低单晶硅的氧含量;

5、s2、在加热器上升的过程中,施加水平磁场,调节磁场中心位置与液面位置持平,并控制磁场强度保持不变,以抑制液面对流,使熔体温度分布均匀,提高单晶硅的品质。

6、优选地,在步骤s1中,所述预定距离为ncp+140mm~+160mm。

7、优选地,在步骤s2中,所述磁场强度为0.4t。

8、优选地,在拉晶过程中,调节液口距的位置并保持液口距不变。

9、优选地,所述液口距为45-55mm。

10、优选地,在拉晶过程中,向水冷套及炉筒中通入冷却水,以控制单晶硅生长速率,提高单晶硅的品质。

11、本发明还提供一种单晶晶棒,利用如上所述的低氧高品质单晶硅的制备方法进行拉制,得到晶棒。

12、与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

13、本发明的低氧高品质单晶硅的制备方法,当拉制12英寸的晶棒时,在拉晶过程中,调节加热器上升至预定距离,使得加热器的发热区位于所述硅熔液的液面上方,以降低单晶硅的氧含量;在加热器上升的过程中,施加水平磁场,调节磁场中心位置与液面位置持平,并控制磁场强度保持不变,以抑制液面对流,使熔体温度分布均匀,提高单晶硅的品质,从而在降低单晶硅氧含量的同时保证单晶硅的品质。



技术特征:

1.一种低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,在步骤s1中,所述预定距离为ncp+140mm~+160mm。

3.根据权利要求1所述的低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,在步骤s2中,所述磁场强度为0.4t。

4.根据权利要求1所述的低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,在拉晶过程中,调节液口距的位置并保持液口距不变。

5.根据权利要求4所述的低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,所述液口距为45-55mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的低氧高品质单晶硅的制备方法,其特征在于,在拉晶过程中,向水冷套及炉筒中通入冷却水,以控制单晶硅生长速率,提高单晶硅的品质。

7.一种单晶晶棒,其特征在于:利用权利要求1-6任一项所述的低氧高品质单晶硅的制备方法进行拉制,得到晶棒。


技术总结
本发明提供一种低氧高品质单晶硅的制备方法及单晶晶棒,属于单晶硅制备技术领域,包括以下步骤:S1、在拉晶过程中,调节加热器上升至预定距离,使得加热器的发热区位于硅熔液的液面上方,以降低单晶硅的氧含量;S2、在加热器上升的过程中,施加水平磁场,调节磁场中心位置与液面位置持平,并控制磁场强度保持不变,以抑制液面对流,使熔体温度分布均匀,提高单晶硅的品质,从而在降低单晶硅氧含量的同时保证单晶硅的品质。

技术研发人员:张兴茂,王黎光,芮阳,马成,马英剑,王刚,商润龙,杨少林
受保护的技术使用者:宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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