[发明专利]一种CZ法制备硅晶体的方法

说明书

本发明提供一种CZ法制备硅晶体的方法，在单晶拉制过程中，控制勾形磁场的零磁面与石英坩埚内硅溶液的自由液面之间的距离、勾形磁场的强度和石英坩埚的转速，以控制单晶晶体中的氧含量；其中，勾形磁场的零磁面设于自由液面以下，且勾形磁场的零磁面与自由液面之间的距离为40‑120mm；勾形磁场的强度为300‑1200Gs；石英坩埚的转速为3‑10rpm。本发明的有益效果是抑制石英坩埚内壁附近的硅溶液的对流，减少石英坩埚内壁附近硅溶液与单晶硅棒下方的硅溶液的对流，将石英坩埚内壁产生的氧含量控制在石英坩埚内壁附近，降低氧含量的释放，控制单晶晶体中的氧含量。

技术领域

本发明属于硅单晶生产技术领域，尤其是涉及一种CZ法制备硅晶体的方法。

背景技术

IGBT用硅晶片要求氧浓度低、电阻率的面内分布均匀、不存在晶体生长时导入的缺陷，且在IGBT制造工序不会在晶体全区产生氧析出物。氧浓度低的单晶硅的制造方法中，广为人知的是不使用会成为氧供给源的石英坩埚的FZ(Floating Zone)法。

但FZ法难以生长12英寸大直径单晶，目前采用CZ法拉制硅单晶时晶体的氧含量控制不好，拉制的单晶品质不好。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种CZ法制备硅晶体的方法，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种CZ法制备硅晶体的方法，在单晶拉制过程中，控制勾形磁场的零磁面与石英坩埚内硅溶液的自由液面之间的距离、勾形磁场的强度和石英坩埚的转速，以控制单晶晶体中的氧含量；其中，

勾形磁场的零磁面设于自由液面以下，且勾形磁场的零磁面与自由液面之间的距离为40-120mm；

勾形磁场的强度为300-1200Gs；

石英坩埚的转速为3-10rpm。

进一步的，勾形磁场的强度为400-1000Gs。

进一步的，勾形磁场的强度随着单晶的长晶长度的增加而减小。

进一步的，单晶的长晶长度每增加一个长度变化量，勾形磁场的强度减少一个强度变化量。

进一步的，长度变化量为50-100mm，强度变化量为100-200Gs。

进一步的，石英坩埚的转速为6-8rpm。

进一步的，在单晶拉制的过程中，单晶拉速为0.3-0.7mm/min。

一种硅单晶，采用如上述的CZ法制备硅晶体的方法制备而成，单晶头部电阻率为100-110Ω.cm，单晶尾部电阻率为30-40Ω.cm。

由于采用上述技术方案，采用CZ法制备硅单晶，并在单晶拉制的过程中，在单晶炉的外部设置勾形磁场的线圈，用于产生勾形磁场，并控制勾形磁场的零磁面与硅溶液的自由液面之间的距离、石英坩埚的转速及勾形磁场的强度，固定勾形磁场在热场中的相对位置，能够抑制石英坩埚内壁附近的硅溶液的对流，减少石英坩埚内壁附近硅溶液与单晶硅棒下方的硅溶液的对流，将石英坩埚内壁产生的氧含量控制在石英坩埚内壁附近，降低氧含量的释放，控制单晶晶体中的氧含量；通过勾形磁场抑制石英坩埚内壁附近的硅溶液的对流，有效增加边缘杂质边界层厚度，增加边缘杂质浓度，减小中心与边缘区域杂质浓度边界层厚度差，使得掺杂浓度均匀，使得单晶的电阻率均匀性好。

附图说明

图1是本发明的一些实施例的拉制硅单晶的拉晶系统的结构示意图。

图中：

1、单晶晶棒   2、勾形磁场上线圈   3、硅溶液

4、勾形磁场下线圈

具体实施方式