[发明专利]一种半导体级单晶硅生产工艺

说明书

本发明专利申请为申请日2011年07月15日、申请号201110199182.6且发明创造名称为《一种半导体级单晶硅生产工艺》的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于单晶硅生产技术领域，尤其是涉及一种半导体级单晶硅生产工艺。

背景技术

单晶硅，又称单晶硅，是一种半导体材料。近几年来，随着光伏产业的迅猛发展，单晶硅又被用来制作太阳能电池，呈现出供不应求的局面。随着高科技的发展，生产近乎完美的高质量单晶硅，是每一个材料厂家、器件厂家的共同愿望，这种单晶硅具有良好的断面电阻率均匀性、高寿命、含碳量少、微缺陷密度小、含氧量可以控制的特点。

目前，生产单晶硅的方法有直拉法、区熔法、基座法、片状生长法、气相生长法、外延法等，其中基座法、片状生长法、气相生长法和外延法都因各自的不足未能被普遍推广；而直拉法和区熔法比较，以直拉法为主要加工方法，它的投料量多、生产的单晶直径大，设备自动化程度高，工艺比较简单，生产效率高。直拉法生产的单晶硅，占世界单晶硅总量的70%以上。单晶炉是一种在惰性气体环境中，用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化，并用直拉法生长无错位单晶的设备。直拉法又称为切克劳斯基法，简称CZ法。CZ法的特点是在一个直筒型的热系统中，用石墨电阻加热，将装在高纯石英坩埚中的多晶硅熔化，然后将籽晶插入熔体表面进行熔接，同时转动籽晶，再反向转动坩埚，籽晶缓慢向上提升，经过引晶、放大、转肩、等径生长、收尾过程，一支单晶硅就生长出了。

半导体级单晶硅是一类具有半导体性能，且用来制作半导体器件的硅材料，随着电子产品的不断发展，半导体级单晶硅的市场需求量越来越大，同时对半导体级单晶硅的质量也要求越来越高。但是，目前市场上所出现的半导体级单晶硅均不同程度地存在断面电阻率均匀性较差、易出现漩涡缺陷、产品质量较难控制等多种缺陷和不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种半导体级单晶硅生产工艺，其设计合理、方法步骤简单、实现方便且易于掌握、使用效果好，能有效保证所生产半导体级单晶硅的质量，所生产的半导体级单晶硅断面电阻率均匀性高且无漩涡。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：

步骤一、横向磁场布设：在生产需制作半导体级单晶硅的单晶炉主炉室中部外侧布设一个横向磁场，且所述横向磁场的磁场强度为1300高斯±100高斯；

步骤二、硅原料及掺杂剂准备：按照单晶炉用硅原料的常规制备方法，制备出生长直拉单晶硅用的硅原料，并按单晶炉用硅原料的常规清洁处理方法，对制备出的硅原料进行清洁处理；同时，根据需制作半导体级单晶硅的型号和电阻率，确定需添加掺杂剂的种类和掺杂量，并对生长直拉单晶硅用的掺杂剂进行准备；

步骤三、装料：按照单晶炉的常规装料方法，将步骤一中准备好的硅原料和掺杂剂分别装进已安装到位的石英坩埚内；同时，将事先准备好的籽晶安装在所述单晶炉内的籽晶夹头上；

步骤四、熔料:按照单晶炉的常规熔料方法，对步骤二中装入所述石英坩埚内的硅原料和掺杂剂进行熔化，直至所述硅原料和掺杂剂全部熔化并获得硅熔体；

步骤五、引肩及放肩：熔料完成后，采用单晶炉且按照直拉单晶硅的常规引肩与放肩方法，完成需制作半导体级单晶硅的引肩与放肩过程；

步骤六、转肩：放肩结束后进行转肩时，以3mm/min±0.3mm/min的拉速进行转肩；

步骤七、等径生长：转肩结束后，以1.6mm/min±0.1mm/min的拉速等径生长50mm±5mm；之后，再按直拉单晶硅的常规等径生长方法，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。

上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是：步骤一中所述横向磁场的磁场强度为1300高斯±20高斯。

上述一种半导体级单晶硅生产工艺，其特征是：步骤五进行引肩和放肩时，所述单晶炉按照预先设定的拉速控制曲线，对引肩和放肩过程中的拉速进行自动控制；步骤六中进行转肩时，人为通过所述单晶炉的电气控制箱，控制所述单晶炉以3mm/min±0.3mm/min的拉速进行转肩；步骤七中转肩结束后，人为再通过所述单晶炉的电气控制箱，控制所述单晶炉以1.6mm/min±0.1mm/min的拉速等径生长50mm±5mm；之后，所述单晶炉按照预先设定的拉速控制曲线，完成需制作半导体级单晶硅的后续等径生长过程。