直拉法生长单晶硅中利用氮-氩混合气体除杂的方法

摘要

直拉法生长单晶硅中利用氮-氩混合气体除杂。屈半导体分离技术领域，单晶炉直拉式生产单晶硅棒(碇)过程中会存有多种杂质，其中氧是直拉法生长单晶硅中的主要杂质，由于氧的存在严重影响单晶硅的品质，本发明采用在高纯度的氩气中加入微量的氮气，用它们的混合气体来作保护气体，以去除直拉法生长单晶硅过程中的氧，氮-氩混合气体使炉内保持低压、惰性气氛，促使SiO的蒸发，随着SiO的蒸发量增大而降低硅熔体中的氧含量，加大混合气体的流速，能使反应气体、反应粉末和反应液体迅速排出单晶炉；本发明主要应用于直拉法生长单晶硅中的除杂，它效果好，提高了硅单晶的品质，达到高质量的单晶的生长。

主权项

直拉法生长单晶硅中利用氮‑氩混合气体除杂的方法，其工艺是热场安装、装料、加热、引晶、放肩、等径、拉晶、收尾、冷却，其特征是在热场安装、装料之后，加热之前进行抽真空检漏，氮气与氩气分别从储存罐引出，通过流量计控制流量与混合比，在送入输送管道时进行混合，经输送管道输送待用，抽真空检漏时，缓慢打开排气球阀，也就是先打开球阀的1/3，等到真空计显示2000Pa时全部打开球阀抽真空；工作时打开气体流量计球阀通入混合气体，混合气体通过气体流量计球阀从单晶炉顶部副室进气口进入，从底部排气口通过抽气机排出单晶炉，在炉内混合气体从副室到主室循环使用；此时控制混合气体流量以20L/min的速度流入单晶炉，5分钟后关闭流量计球阀，如此反复，使炉内真空度达到10Pa以下后进行泄漏检查；加热化料阶段，控制混合气体以较小流量进入单晶炉，气压控制在700～800Pa，而加热功率逐渐提高到90kW；引晶阶段增加混合气体流量，降低温度，炉内气压控制在900Pa,加热器功率下降至60kW，并增加晶转、埚转速度，提高晶体提升速度；放肩阶段逐渐降低晶转与埚转速度，降低晶体的提升速度，降低液面温度，这时炉内气压保持在900Pa,加热器功率下降为55kW；等径阶段通过逐渐提高晶体的提升速度、降低温度，炉内气压为900Pa，加热器功率下降为50kW；使晶体进入等径生长阶段，并使晶体直径控制在大于或接近工艺要求的目标的公差范围之内;收尾阶段，再次提高晶体提升速度，同时升高液面温度，这时加热器功率控制在55kW～60kW，炉内气压保持在900Pa，使得晶体的直径不断缩小，形成一个圆锥形尾部；收尾结束，快速下降坩埚即下降20mm，使晶体与液体分离，快速提升晶体，使晶体上升到副室观察窗能观察到的位置，停止加热一小时后关闭氮‑氩混合气体，待真空抽到极限，先关闭抽空管道阀门，再停真空泵；5小时以后可拆炉取出晶体。