[发明专利]一种籽晶的铺设方法、准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种籽晶的铺设方法、准单晶硅片的制备方法及准单晶硅片。

背景技术

目前准单晶的铸造方法主要有无籽晶引晶和有籽晶引晶法，有籽晶引晶法是先将单晶籽晶铺设在石英坩埚底部，在熔化阶段保持籽晶不完全熔化，在单晶籽晶上进行引晶生长从而得到准单晶硅锭，在铺设籽晶时一般会保证籽晶形核面的生长晶向一致，但相邻籽晶的侧边接触面的晶向通常是随机的，在引晶生长过程中容易形成小角度晶界，小角度晶界不但在生长过程中成为了位错源，造成生长过程中位错的不断增殖，而且金属杂质容易在小角度晶界处富集和沉淀诱发二次位错源，降低了准单晶的晶体质量和单晶收益率；即使籽晶之间形成了大角度晶界，由于相邻籽晶侧边接触面的晶向不一致，即籽晶侧面法向的原子堆积密度不一致，在引晶过程中由于硅晶体的弹性模量各向异性，生长应力对拼接缝两侧的侧面法向产生的应变也是不同的，很容易在晶界上产生位错源，继而在生长过程中不断增殖产生大量的位错，也会降低单晶区域的晶体质量。因此，如何减少准单晶中位错成为目前研究的重点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种籽晶的铺设方法，使相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族且构成重合位置点阵(重位点阵CSL)类型的晶界，可以减少籽晶生长过程中产生的位错，本发明还提供了一种准单晶硅碇的制备方法及准单晶硅片，制得的准单晶的位错少，晶体质量较好。

第一方面，本发明提供了一种籽晶的铺设方法，用于准单晶的铸造，包括以下步骤：

提供坩埚，在所述坩埚底部铺设籽晶，所述籽晶的生长面晶向同为[001]或同为所述籽晶紧密接触铺满所述坩埚底部形成籽晶层，相邻两个籽晶接触的侧面晶向属于同一晶向族，且构成重合位置点阵类型的晶界。

优选地，当籽晶的侧面晶向为<110>时，相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接，或相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°。

优选地，所述相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接的方式为：将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕与所述法向垂直的方向翻转180°。

如本发明所述的，所述旋转方式不限，可为顺时针或逆时针旋转90°。

如本发明所述的，所述籽晶的生长面晶向为<100>，并将[001]定义为正面，将定义为反面。

如本发明所述的，当籽晶侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°或绕与所述法向垂直的方向翻转180°，此时，相邻籽晶的生长面的晶向为正反面交替拼接；但当将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻籽晶是同为正面或同为反面铺设。

如本发明所述的，当侧面晶向为<110>时，将相邻籽晶进行[001]、正反面交替拼接后(无论是绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°或绕与所述法向垂直的方向翻转180°)，若再旋转90°，相邻籽晶在拼接缝处的原子空间排列就会一致，在引晶过程中就会融为一体，从而无法形成特殊晶界，在实际生产中易形成小角度晶界，从而易产生位错；但当将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°后(即同为正面或同为反面铺设)，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体的原子空间排列不一致，从而能够形成特殊晶界。

如本发明所述的，当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，将相邻籽晶的生长面晶向按[001]、正反面交替拼接后再将相邻籽晶中的一个籽晶旋转90°，此时相邻籽晶仍然为正反面交替拼接，即当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，进行的是方式不限的正反面交替拼接，包括以下方式：

将相邻籽晶中的一个籽晶绕所述籽晶接触侧面的法向方向翻转180°，或绕与所述法向垂直的方向翻转180°，或者将相邻籽晶中的一个籽晶在绕所述籽晶接触侧面的法向或与所述法向垂直的方向翻转180°之后再旋转90度进行拼接。

当籽晶的侧面晶向为非<110>晶向族时，只要将相邻籽晶进行正反面交替的铺设(不论是翻转后旋转90°或是翻转后旋转0°)，相邻籽晶在拼接缝处生长出来的晶体原子在空间结构上都无法一致，从而将相邻籽晶铺设能够形成特殊晶界。

优选地，所述籽晶来源于同根单晶棒。