[发明专利]晶体生产工艺

说明书

本发明公开了一种晶体生产工艺，包括以下步骤：S10：化料：对坩埚组件进行加热以使初始原料熔化，并在设定时间后，坩埚组件以设定转速段内的转速转动；S11、引晶：将籽晶的一部分浸入坩埚组件内熔体的液面下方，并开启磁场装置；S12、缩颈；S13、放转肩；S14、等径加料：在晶体生长区进行晶棒的等径生长，原料下料管将再加入原料加至坩埚组件的原料下料区，且控制下料组件的加料量与晶体的成晶量相等。其中，坩埚组件包括第一坩埚、第二坩埚和第三坩埚，第一腔室适于构造成原料下料区，第三腔室适于构造成晶体生长区，磁场的中心面位于坩埚组件内熔体的固液界面的上方。根据本发明的晶体生产工艺，可以控制晶体的氧含量，提升晶体品质。

技术领域

本发明涉及晶体加工技术领域，尤其是涉及一种晶体生产工艺。

背景技术

半导体单晶硅的生长过程中主要以石英坩埚为主要承载硅熔体的器具，石英坩埚中的氧会通过熔体进入晶体中。晶体中氧含量太多，导致晶体形成的硅片中氧含量太多，会造成载流子寿命下降，影响集成电路的电性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种晶体生产工艺，所述晶体生产工艺可以减少晶体的氧含量，提升晶体品质。

根据本发明的晶体生产工艺，包括以下步骤：S10：化料：对坩埚组件进行加热以使初始原料熔化，并在设定时间后，坩埚组件以设定转速段内的转速转动，以均匀坩埚组件内部温度；S11、引晶：将籽晶的一部分浸入所述坩埚组件内熔体的液面下方，并开启磁场装置；S12、缩颈：以设定移动速度段内的速度提拉籽晶进行缩颈；S13、放转肩：控制加热功率和籽晶的提拉速度，以使晶体直径增大至设定直径；S14、等径加料：在所述坩埚组件的晶体生长区进行晶棒的等径生长，在所述坩埚组件的原料下料区，晶体生长炉的下料组件将再加入原料加至所述原料下料区，且控制所述下料组件的加料量与晶体的成晶量相等，维持液面恒定，其中，坩埚组件可转动地设于晶体生长炉的炉体内且包括第一坩埚、第二坩埚和第三坩埚，所述第一坩埚内限定出盛放空间，所述盛放空间的顶侧敞开设置，所述第二坩埚设在所述盛放空间内且与所述第一坩埚共同限定出第一腔室，所述第三坩埚设在所述第二坩埚内且与所述第二坩埚共同限定出第二腔室，所述第三坩埚内限定出第三腔室，所述第二坩埚上形成有第一连通孔以连通所述第一腔室和所述第二腔室，所述第三坩埚上形成有第二连通孔以连通所述第二腔室和所述第三腔室，所述第一腔室适于构造成所述原料下料区，所述第三腔室适于构造成所述晶体生长区；磁场装置，所述磁场装置设于所述炉体外，且用于产生磁场，在上下方向上，所述磁场的中心面位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的上方，其中，所述磁场在所述中心面上的磁场强度在所述炉体轴向上的分量为0。

根据本发明的晶体生产工艺，通过将磁场的中心面设在坩埚组件内固液界面的上方，使得晶体下方的熔体均处于较高磁场强度作用下，使得坩埚组件内的熔体均受到磁场的抑制作用，以有效减少熔体内紊流的产生，使得熔体中的对流得到一定抑制，从而抑制氧的流动，减少晶体中的氧含量；而且，熔体内的氧受到磁场施加的洛仑兹力，以抑制氧朝向固液界面流动，从而进一步降低晶体中的氧含量，使得晶体的氧含量得以有效控制，避免氧含量过多。

在一些实施例中，所述中心面与所述固液界面在上下方向上的距离为h，所述h满足：20mm≤h≤60mm。

在一些实施例中，所述磁场装置包括：第一通电线圈，所述第一通电线圈环绕炉体设置，且适于位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的上方；第二通电线圈，所述第二通电线圈环绕炉体设置，且间隔设在所述第一通电线圈的下方，所述第二通电线圈适于位于所述坩埚组件内熔体的固液界面的下方，其中，所述第一通电线圈和所述第二通电线圈中的电流方向相反。

在一些实施例中，所述第一通电线圈和所述第二通电线圈均与所述炉体同轴设置，且适于关于所述中心面对称设置。

在一些实施例中，在拉晶过程中，所述第一通电线圈的电流和所述第二通电线圈的电流均不小于1×10⁶A。