[发明专利]一种6英寸直拉重掺硅单晶无位错生长工艺及其热场系统

摘要

本发明公开了一种6英寸直拉重掺硅单晶无位错生长工艺及其热场系统。即熔晶中稳定时间为50‑60分钟，平均温度变化控制在0.3‑0.8℃；引晶中控制细颈直径为3.5‑4mm，细颈长度为150‑200mm，平均引晶速率为250‑350mm/h；放肩中提拉速率设为38mm/h，放肩的降温曲线通过放肩阶段晶体的直径大小进行控制；等径中额外增加补温。由此成功在14英寸热场下生长出了无漩涡无位错6吋重掺硅单晶，氧碳测试结果达到国标，其应用成本低，符合单晶生产要求。本工艺使用新设计的三段式导流筒结构的热场，设计炉底为双层结构，增强了单晶炉的保温性，有助于拉制大尺寸单晶，有效防止拉制重掺单晶过程组分过冷的发生。

主权项

1.一种6英寸直拉重掺硅单晶无位错生长工艺，其特征在于，该工艺利用热场系统进行以下步骤：（一）.在熔晶工艺中给予足够的稳定时间，稳定时间为50‑60分钟，平均温度变化控制在0.3‑0.8℃，保证液面平稳；（二）.在引晶工艺中控制细颈直径为3.5‑4mm，细颈长度为150‑200mm，平均引晶速率为250‑350mm/h,保证位错的排除；（三）.在放肩工艺中提拉速率设定为38mm/h，放肩的降温曲线通过放肩阶段晶体的直径大小进行控制：当晶体直径在0‑50mm阶段，保持初始温度值不变，升降温温度值设定为‑0sp；当晶体直径在50‑70mm阶段，升降温温度值设定为‑4sp；当晶体直径在70‑100mm阶段，升降温温度值设定为‑12sp；当晶体直径在100‑130mm阶段，升降温温度值设定为‑25sp，当直径在130‑146mm阶段，升降温温度值设定为‑35sp；（四）.在等径工艺中额外增加补温：晶体长度在0‑200mm阶段，不增加升温控制，升降温温度值设定为0sp；晶体长度在200‑250mm阶段，升降温温度值设定为10sp；晶体长度在250‑300mm阶段，升降温温度值设定为30sp；晶体长度在300‑340mm阶段，升降温温度值设定为55sp；晶体长度在340‑380mm阶段，升降温温度值设定为85sp；晶体长度在380‑410mm阶段，升降温温度值设定为125sp；晶体长度在410‑460mm阶段，升降温温度值设定为185sp；所述热场系统包括导流筒、上保温桶（4）、下保温桶（5）以及由炉底护盘构成的炉底保温系统，所述的导流筒设为三段式导流筒结构以形成密闭式热场，三段式导流筒结构包括大导流筒（1）、中导流筒（2）和小导流筒（3），大导流筒（1）放置在顶盖板（11）上，中导流筒（2）套在大导流筒（1）的下端，小导流筒（3）套在中导流筒（2）的下端；小导流筒（3）下端的开口直径与所拉制的单晶（10）直径比值为1.35:1；所述的由炉底护盘构成的炉底保温系统设为上下双层结构，上层为炉底护盘上（7），下层为炉底护盘下（8）；所述的上保温桶（4）的直径为545mm，下保温桶（5）的直径为510mm，上保温桶碳毡（9）为六层，下保温桶碳毡（9）为十层。