一种晶体及制备方法与流程

    专利查询2025-12-22  9


    本申请属于半导体,具体涉及一种晶体及制备方法。


    背景技术:

    1、单晶硅棒的生产过程包括硅料的融化、稳温、引晶、放肩、扩肩、生长、收尾、冷却等工艺过程,其中,放肩阶段是最不稳定的状态,单晶直径变化剧烈,同时其生长界面形态也会随着直径的变化而不断变化,同时其生长界面处的应力值与v/g值大小也在不断的变化,其中,v是指拉晶速度,g是指在晶体生长轴方向的平均温度梯度。过大的生长界面应力值和过小的v/g值都会导致位错的产生。因此,硅单晶在放肩生长过程中对位错的耐受力很小,很容易导致位错的产生而导致放肩失败。同时在引晶过程中,拉速越高晶体直径越细,位错排出的越彻底,但过细会导致晶体断裂。当引晶直径控制在4-5mm时,引晶拉速越高,代表液面温度越凉,同时其生长界面处的g值也就越大,过大的g值对于重掺硅单晶来说很容易使得其在放肩过程中产生晶格畸变而导致位错的产生,横向磁场也会导致生长界面处g值的增加。因此对于横向磁场12英寸重掺硅单晶放肩工艺的改进是十分必要的。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种晶体及制备方法。只在解决现有横向磁场12英寸重掺硅单晶在放肩工艺中容易断线的问题。

    2、本申请第一实施例提供一种晶体制备方法,包括:

    3、提供籽晶,将所述籽晶置于横向磁场单晶炉内,对所述籽晶进行引晶处理;

    4、获取引晶处理结束时的初始拉速,进行放肩处理,加热,直至形成所述晶体;

    5、其中,根据所述初始拉速,对所述放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿,以使所述晶体的肩型生长为目标肩型;

    6、所述目标肩型具有沿第一方向的第一长度l mm,满足:190≤l≤220。

    7、在一些实施例中,根据所述初始拉速,对所述放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿的步骤,进一步包括:

    8、设初始拉速为v0 mm/h,根据式i所示的公式得到补偿拉速v1 mm/h:

    9、式i:8.5≤0.04v0-v1≤9。

    10、在一些实施例中,根据所述初始拉速,对所述放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿的步骤,进一步包括:

    11、设初始拉速为v0 mm/h,根据式ii所示的公式得到补偿功率p1 kw:

    12、式ii:0.85≤0.004v0-p1≤0.9。

    13、在一些实施例中,所述初始拉速v0 mm/h满足:150≤v0≤300。

    14、在一些实施例中,引晶处理结束时所述加热具有初始功率p0 kw,满足:101≤p0≤110。

    15、在一些实施例中,所述横向磁场单晶炉内包括加热器,用于对所述晶体加热;

    16、完成对所述籽晶的放肩处理的步骤,进一步包括:

    17、控制所述加热器降低功率至第一功率,同步完成对所述籽晶的第一放肩处理,使所述晶体达到第一肩长;

    18、控制所述加热器提高功率至第二功率,同步完成对所述籽晶的第二放肩处理,使所述晶体达到第二肩长。

    19、在一些实施例中,所述第一功率为90~99kw。

    20、在一些实施例中,所述第二功率为97~105kw。

    21、在一些实施例中,所述第二放肩处理的放肩锥度小于所述第一放肩处理的放肩锥度。

    22、在一些实施例中,所述第一肩长为110~130mm。

    23、在一些实施例中,所述第二肩长为190~220mm。

    24、本申请第二实施例提供一种晶体,所述晶体由上述任意实施例中的制备方法制得,其中,所述晶体为12英寸重掺硅单晶。

    25、在一些实施例中,所述肩型具有顶点和底面,所述顶点和所述底面之间通过侧面连接,所述侧面为曲面;

    26、其中,沿第一方向,所述顶点到所述底面的距离为第一长度l mm,满足190≤l≤220;

    27、沿与第一方向垂直的第二方向,所述底面具有最大尺寸d mm,满足290≤d≤305。

    28、本申请提供了一种晶体制备方法,包括:提供籽晶,将籽晶置于横向磁场单晶炉内,对籽晶进行引晶处理;获取引晶处理结束时的初始拉速,进行放肩处理,加热,直至形成晶体;其中,根据初始拉速,对放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿,以使晶体的肩型生长为目标肩型;目标肩型具有沿第一方向的第一长度l mm,满足:190≤l≤220。本申请提供的制备方法根据引晶工艺结束时的拉速对放肩处理中的拉速和加热功率进行调节,对放肩过程中晶体的生长进行干预,避免放肩肩型锥度过大或出现锥肩,从而适当减小晶体边缘产生的应力,降低断线率,提高晶体整体形貌和质量。



    技术特征:

    1.一种晶体制备方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种晶体制备方法,其特征在于,根据所述初始拉速,对所述放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿的步骤,进一步包括:

    3.根据权利要求1所述的一种晶体制备方法,其特征在于,根据所述初始拉速,对所述放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿的步骤,进一步包括:

    4.根据权利要求2所述的一种晶体制备方法,其特征在于,所述初始拉速v0 mm/h满足:150≤v0≤300。

    5.根据权利要求1所述的一种晶体制备方法,其特征在于,引晶处理结束时所述加热具有初始功率p0 kw,满足:101≤p0≤110。

    6.根据权利要求1所述的一种晶体制备方法,其特征在于,所述横向磁场单晶炉内包括加热器,用于对所述晶体加热;

    7.根据权利要求6所述的一种晶体制备方法,其特征在于,

    8.根据权利要求6所述的一种晶体制备方法,其特征在于,所述第二放肩处理的放肩锥度小于所述第一放肩处理的放肩锥度。

    9.根据权利要求6所述的一种晶体制备方法,其特征在于,所述第一肩长为110~130mm;和/或,

    10.一种晶体,其特征在于,所述晶体由权利要求1~9中任一项所述的制备方法制得;

    11.根据权利要求10所述的一种晶体,其特征在于,所述肩型具有顶点(10)和底面(20),所述顶点(10)和所述底面(20)之间通过侧面(30)连接,所述侧面(30)为曲面;


    技术总结
    本申请提供了一种晶体及制备方法,晶体制备方法包括:提供籽晶,将籽晶置于横向磁场单晶炉内,对籽晶进行引晶处理;获取引晶处理结束时的初始拉速,进行放肩处理,加热,直至形成晶体;其中,根据初始拉速,对放肩处理中的拉速和加热的功率进行补偿,以使晶体的肩型生长为目标肩型;目标肩型具有沿第一方向的第一长度L mm,满足:190≤L≤220。本申请提供的制备方法根据引晶工艺结束时的拉速对放肩处理中的拉速和加热功率进行调节,对放肩过程中晶体的生长进行干预,避免放肩肩型锥度过大或出现锥肩,从而适当减小晶体边缘产生的应力,降低断线率,提高晶体整体形貌和质量。

    技术研发人员:薛子轩,娄中士,李鹏飞,袁长宏,田旭东,贾海洋,李振,张净源,王旭升,周宏邦,王淼
    受保护的技术使用者:内蒙古中环领先半导体材料有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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