[发明专利]一种拉制高电阻率区熔单晶硅的工艺方法

说明书

本发明公开了一种拉制高电阻率区熔单晶硅的工艺方法，包括：多晶料对中、籽晶安装、封炉、抽真空、通氩气、预热、化料引晶、拉细颈、扩肩、转肩、等径保持及收尾工艺，在等径保持工艺中增加正反转工艺，当熔区液面稳定后，开启正反转功能，设定顺时针转动、逆时针转动的时间分别为10 s和20 s，然后继续进行等径保持过程；同时单晶硅所用多晶料为高纯度Wacker多晶硅料，其电阻率高于10000Ω·cm，杂质含量的具体参数要求如下：C含量≤60 ppba，B含量≤40 ppta，P含量≤120 ppta，As含量≤6 ppta。本发明方法简单、实用，可以满足对高于电阻率10000Ω·cm单晶硅的需求。

技术领域

本发明涉及区熔单晶硅的制备工艺，具体涉及一种拉制高电阻率区熔单晶硅的工艺方法。

背景技术

当前，单晶硅的生长方法主要为两种，即直拉法(Czochralski method, CZ法)和悬浮区熔法(Floating zone method, FZ法)。对于CZ法，其工艺技术十分成熟，能够生长出径向电阻率、径向氧含量均匀分布的硅单晶，最大尺寸可达18英寸。由于CZ法所使用的多晶硅块料容易制备，其具有明显的成本优势，故CZ硅单晶在分立器件和集成电路领域上被广泛地应用。但是CZ法制备硅单晶过程中会将石英坩埚中的杂质引入到硅单晶内，导致硅单晶的纯度和电阻率降低，进而限制了CZ硅单晶在探测器、高压大功率器件上的应用。对于FZ法，由于制备过程中硅熔体不与石英坩埚接触，FZ硅单晶内不会引入容器中的杂质。因此，FZ硅单晶具有高纯度、高寿命、高电阻的特点，从而在探测器、高功率器件领域被广泛应用。随着5G在全球大规模商用落地，开始展露巨大的商业价值，继而拉动了高阻区熔单晶硅材料的需求。但是由于热量传输和杂质扩散，单晶硅的径向电阻率均匀性差，局部电阻率小于10000 Ω·cm，这极大限制了高阻区熔单晶硅的实际应用。

发明内容

本发明目的是提供一种拉制高电阻率区熔单晶硅的工艺方法。为使单晶硅的径向电阻率均大于10000 Ω·cm，在实验中，通过对区熔单晶硅的生长工艺进行改进，在其他生长条件不变的情况下，改变单晶硅生长过程中下轴正反转时间，可成功拉制出直径104 mm、电阻率高于10000 Ω·cm的区熔单晶硅。

为了达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种拉制高电阻率区熔单晶硅的工艺方法，所述工艺方法包括：多晶料对中、籽晶安装、封炉、抽真空、通氩气、预热、化料引晶、拉细颈、扩肩、转肩、等径保持及收尾工艺，其特征在于：在所述等径保持工艺中增加正反转工艺，当熔区液面稳定后，开启设备的正反转功能，设定顺时针转动的时间为10s，逆时针转动的时间为20s，然后继续进行区熔单晶硅的等径保持过程；同时所述拉制高电阻率区熔单晶硅所用多晶料为高纯度Wacker多晶硅料，其电阻率高于10000 Ω·cm，杂质含量的具体参数要求如下：C含量≤60 ppba，B含量≤40 ppta，P含量≤120 ppta，As含量≤6ppta。

本发明所产生的有益效果是：本工艺方法简单、实用，可以拉制出电阻率在10000~20000 Ω·cm的区熔单晶硅。

附图说明

图1为本发明所做的单晶硅棒横截面电阻率测量点分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本工艺方法所需的条件如下：

1、单晶生长设备：FZ 35区熔单晶炉，炉室内壁干净、光亮。

2、多晶料选择：选用Wacker高纯多晶硅料，直径为127~128mm，多晶料头部锥度为90°,电阻率高于10000Ω·cm，杂质含量的具体参数如下：C含量≤60ppba，B含量≤40ppta，P含量≤120ppta，As含量≤6ppta。

3、热场条件：选择外径240mm、内径30mm的平板线圈。

4、籽晶：5mm×5mm×70mm，晶向为100。