[发明专利]一种大直径区熔硅单晶的去应力退火的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体材料领域，尤其是涉及一种大直径区熔硅单晶的去应力退火的方法。

背景技术

目前大直径区熔硅单晶在生长过程中由于轴向降温梯度大造成晶体内部残留热应力，单晶直径越大，热应力越大。拉制完成后的单晶在晶棒切断时，残留在晶体内部的应力会随着机械加工的进行释放出来，造成晶体刀口位置出现崩边或炸裂，更严重的会向晶体内部有一定深度的延伸，形成隐裂，并对下道的继续加工造成隐患。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供了一种大直径区熔硅单晶的去应力退火的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种大直径区熔硅单晶的去应力退火的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)腐蚀、冲洗、烘干：将硅单晶用硝酸和氢氟酸进行腐蚀，用去离子水冲洗后烘干；

(2)浸泡：将硅单晶放入纯水：HCl：H₂O₂＝8：1：1溶液中浸泡；再放入五氧化二磷溶液中浸泡；

(3)晾干：自然晾干；

(4)入炉：将步骤(3)得到的单晶硅放在石英舟中，入热处理炉；

(5)通气：向炉内通入氮气；

(6)退火。

进一步，所述步骤(1)中HF:HNO₃＝1:6，腐蚀时间为15-25min。

所述步骤(2)中五氧化二磷溶液的浓度为5 mg/mL，溶剂为无水乙醇。

所述步骤(2)中纯水、HCl、H₂O₂混合液的浸泡时间为5min，五氧化二磷溶液的浸泡时间为5min。

所述退火的温度为750℃，恒温4h,缓升缓降温。

优选的，所述升温速率为3℃/min,降温速率为1℃/min。

本发明具有的优点和积极效果是：能够有效去除大直径硅单晶在生长过程中形成的热应力，有效改善硅单晶在后道机械加工时出现的炸裂和崩边问题。

附图说明

图1为本发明退火工艺的升降温曲线图。

具体实施方式

实施例1

一种大直径区熔硅单晶的去应力退火的方法，包括以下步骤：

(1)腐蚀、冲洗、烘干：将硅单晶用硝酸和氢氟酸进行腐蚀，HF:HNO₃＝1:6，腐蚀时间为15-25min，然后用去离子水冲洗后烘干；

首先将硅单晶摆放在腐蚀槽中，再向酸槽中加入硝酸，直至酸液没过单晶，记录加入的硝酸的量，然后计算所需氢氟酸的数量(硝酸：氢氟酸＝6:1)，根据计算结果向酸槽中加入氢氟酸，开始腐蚀。腐蚀过程中用四氟塑料棒不断搅拌单晶，以加快反应速度，并使单晶表面腐蚀得更加均匀。

腐蚀15～20分钟，单晶表面变得光亮、无氧化层时，使用专用套圈将单晶迅速提出放置于盛有去离子水的槽中，并用流动的去离子水清洗约20～30分钟，直到pH试纸测试清洗液pH值呈中性后结束。

操作者先将超净工作台的托盘铺上洁净的“防尘布”，然后戴上一次性手套把腐蚀并清洗干净的单晶取出，放到超净工作台中的托盘上，打开红外灯开关，进行烘干。

(2)浸泡：将硅单晶放入纯水：HCl：H₂O₂＝8：1：1溶液中浸泡5min；再放入浓度为5mg/mL，溶剂为无水乙醇的五氧化二磷溶液中浸泡5min；用于隔绝金属沾污，保证热处理后少子寿命。

(3)晾干

将浸泡过五氧化二磷的硅单晶在常温下自然晾干。

(4)入炉

将晾干的单晶棒用工作车推至热处理炉前易于装炉的位置，打开石英管帽，选择对应尺寸的石英舟，并将单晶棒小心摆放在石英舟上，推入至热处理石英管的恒温区内，盖严石英管帽。

(5)通气：向炉内通入氮气；

(6)退火。退火的温度为750℃，恒温4h,缓升缓降温，升温速率为3℃/min,降温速率为1℃/min。退火曲线如图1所示。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。