[发明专利]硅单晶生长方法以及设备

说明书

一实施方式提供了硅单晶生长方法，所述方法包括如下步骤：(a)使单晶的肩部垂直生长；(b)在垂直生长后，使肩部水平生长；以及(c)在肩部水平生长后，使肩部以向下凸出的形状生长，其中，根据基于步骤(b)和(c)的肩部最终直径和肩部生长高度，肩部以预设速率生长。

技术领域

实施方式涉及可以稳定控制单晶锭中氧浓度的硅单晶生长方法和设备。

背景技术

在下文中描述的内容仅用于提供实施方式的背景信息，不构成现有技术。

通常，目前广泛采用浮区法(Floating Zone method,FZ)或丘克拉斯基法(Czochralski method,CZ)作为用于制造硅单晶的方法。当单晶锭使用FZ法进行生长时，难以制造具有大口径的硅晶片并且工艺成本非常高，因此，通常使用CZ法来生长单晶锭。

在CZ法中，将多晶硅插入石英坩埚 中，并通过加热石墨加热器进行熔融，将晶种浸没于熔融所形成的硅溶液中，并且旋转并牵拉晶种，使得在硅熔体界面上发生结晶，由此生长单晶锭。

图1是显示常规肩部与氧浓度之间关系的图表。

参见图1，氧浓度随着氧从硅熔体表面挥发到外部而降低。然而，随着肩部生长，肩部直径的增加覆盖了硅熔体的表面，减少了氧可挥发的面积，未挥发的氧气随着肩部生长而被引入肩部，因此，在肩部生长期间，氧浓度可能会增加。

常规的硅单晶生长方法和设备没有考虑到根据肩部直径的增加而挥发的氧，因此，尽管硅锭的直径部分的初始氧浓度是可控制的，但未考虑控制面内方向上的氧浓度。

发明内容

技术问题

实施方式提供了一种硅单晶生长方法，其中，对牵拉单元的牵拉速度进行控制，使得单晶肩部的最终直径和从肩部的水平生长开始部分到肩部生长完成的时间点之间的肩部高度实现了最终直径和肩部高度之间的预设比率，从而稳定控制单晶生长期间的氧浓度。

该实施方式要实现的技术目的不限于上述目的，该实施方式的其它优点、目的和特征将在说明书中部分阐述，在阅读以下内容之后，以下内容对于本领域普通技术人员而言将是显而易见的或者可以从实施方式的实践中学习。

技术方案

在一个实施方式中，硅单晶生长方法包括如下步骤：(a)使单晶的肩部垂直生长；(b)在垂直生长后，使肩部水平生长；以及(c)在肩部水平生长后，使肩部以向下凸出的形状生长，其中，使肩部根据步骤(b)和(c)进行生长以实现肩部最终直径和肩部生长高度之间的预设比率。

在步骤(a)中，肩部可以以第一牵拉速度生长，并且在步骤(b)和 (c)中，肩部以第二牵拉速度生长。

第一牵拉速度可以是肩部达到肩部最终高度70％时的平均牵拉速度。

第二牵拉速度可以是第一牵拉速度的1.125-1.375倍。

步骤(b)中生长的肩部高度大于步骤(c)中生长的肩部高度。

步骤(b)中生长的肩部高度与肩部最终直径的比率可以为0.3或更高。

步骤(b)中生长的肩部高度可以是90mm或更高。

在另一实施方式中，硅单晶生长设备包括：坩埚，其构造成容纳硅熔体；牵拉单元，其构造成从容纳在坩埚中的硅熔体牵拉单晶；以及控制器，其构造成控制单晶的牵拉速度，其中，控制器控制牵拉单元，以实现以下作用：使单晶的肩部垂直生长，使肩部在垂直生长后水平生长，并且在肩部水平生长后，使肩部以向下凸出的形状生长。

控制器可以控制使用牵拉单元的单晶牵拉速度，以使得肩部的最终直径和从肩部的水平生长开始部分到肩部生长完成的时间点之间的肩部高度实现了最终直径和肩部高度之间的预设比率。