【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)屬于硅單晶，具體涉及一種硅單晶的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置。
技術(shù)介紹
1、氧作為硅晶體中除摻雜劑外最重要的雜質(zhì)，對(duì)硅晶片的品質(zhì)影響極大。適當(dāng)?shù)难鯘舛饶軌蛟黾恿斯杈臋C(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)晶體中生成的氧析出物能夠起到內(nèi)吸雜的作用。傳統(tǒng)工藝所生產(chǎn)的硅單晶，其氧含量大部分處于8-20ppma(parts?per?million，每一百萬(wàn)份硅單晶中氧的數(shù)量)范圍內(nèi)。如今先進(jìn)硅單晶對(duì)氧含量的需求已經(jīng)達(dá)到5ppma以下，因此低氧硅單晶的生長(zhǎng)成為了硅材料發(fā)展的核心方向。
2、橫向磁場(chǎng)在拉制硅單晶時(shí)能夠有效地抑制熔體對(duì)流，從而改善固液界面及熔體的溫度梯度，其最大高斯面位置(maximum?gauss?position，mgp)及磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變?cè)谝欢ǔ潭壬夏軌蚪档凸鑶尉а鹾俊５鋯我蛔兞康淖兓荒苡行У剡_(dá)到低氧硅單晶的生長(zhǎng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專(zhuān)利技術(shù)目的：本申請(qǐng)的目的在于提供一種硅單晶的生產(chǎn)方法及其生產(chǎn)裝置，旨在解決無(wú)法在硅單晶的生長(zhǎng)過(guò)程中有效降低硅單晶內(nèi)的氧含量的技術(shù)問(wèn)題。
2、技術(shù)方案：本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種硅單晶的生產(chǎn)方法，包括：
3、將初始原料放入坩堝組件中；
4、控制導(dǎo)流筒的至少部分延伸至坩堝組件內(nèi)，用于調(diào)節(jié)硅熔體表面的氣體流速；
5、通過(guò)加熱器對(duì)坩堝組件進(jìn)行加熱，初始原料熔化形成硅熔體；
6、通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)對(duì)硅熔體施加磁場(chǎng)，并在低于硅熔體液面的位置形成最大高斯面；
7、通過(guò)晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從硅熔體提拉形成
8、其中，磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為b?t，最大高斯面與硅熔體的液面之間具有最大尺寸h?mm，導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：2≤h/(b×h)≤2.572。
9、在一些實(shí)施例中，磁場(chǎng)強(qiáng)度b?t，滿足：0.25t≤b≤0.5t。
10、在一些實(shí)施例中，最大高斯面與硅熔體的液面之間具有最大尺寸h?mm，滿足：40mm≤h≤140mm。
11、在一些實(shí)施例中，導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：40mm≤h≤90mm。
12、在一些實(shí)施例中，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)坩堝組件旋轉(zhuǎn)；
13、通過(guò)晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)硅單晶旋轉(zhuǎn)；
14、其中，坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)坩堝組件旋轉(zhuǎn)的坩堝轉(zhuǎn)速為cr?rpm，晶體驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)硅單晶旋轉(zhuǎn)的晶體轉(zhuǎn)速為sr?rpm，滿足：sr/cr＝20。
15、在一些實(shí)施例中，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)坩堝組件旋轉(zhuǎn)，坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)坩堝組件旋轉(zhuǎn)的坩堝轉(zhuǎn)速為cr?rpm，滿足：0.1rpm≤cr≤0.5rpm。
16、相應(yīng)的，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種硅單晶的生產(chǎn)裝置，包括：
17、坩堝組件，用于支撐硅熔體；
18、加熱器，環(huán)繞坩堝組件設(shè)置，加熱器用于加熱硅熔體；
19、導(dǎo)流筒，至少部分導(dǎo)流筒延伸至坩堝組件內(nèi)；
20、磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，用于對(duì)硅熔體施加磁場(chǎng)，并在低于硅熔體液面的位置形成最大高斯面；
21、晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于從硅熔體提拉形成硅單晶；
22、其中，磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為b?t，最大高斯面與硅熔體的液面之間具有最大尺寸h?mm，導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：2≤h/(b×h)≤2.572。
23、在一些實(shí)施例中，坩堝組件包括相互連接的第一坩堝和第二坩堝，第一坩堝具有第一容納腔，硅熔體設(shè)于第一容納腔，第二坩堝具有第二容納腔，第一坩堝設(shè)于第二容納腔。
24、在一些實(shí)施例中，加熱器設(shè)于第二坩堝遠(yuǎn)離第一坩堝的一側(cè)，并環(huán)繞第二坩堝設(shè)置；第一容納腔具有開(kāi)口，第一坩堝包括環(huán)繞開(kāi)口的邊沿，加熱器朝向開(kāi)口的一側(cè)與邊沿齊平。
25、在一些實(shí)施例中，硅單晶的生產(chǎn)裝置進(jìn)一步滿足：40mm≤h≤90mm，40mm≤h≤140mm。
26、有益效果：本申請(qǐng)實(shí)施例的硅單晶的生產(chǎn)方法包括：將初始原料放入坩堝組件中。通過(guò)加熱器對(duì)坩堝組件進(jìn)行加熱，初始原料熔化形成硅熔體。控制導(dǎo)流筒的至少部分延伸至坩堝組件內(nèi)，用于調(diào)節(jié)硅熔體表面的氣體流速。通過(guò)磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)對(duì)硅熔體施加磁場(chǎng)，并在低于硅熔體液面的位置形成最大高斯面。通過(guò)晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從硅熔體提拉形成硅單晶。其中，磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為b?t，最大高斯面與硅熔體的液面之間具有最大尺寸h?mm，導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：2≤h/(b×h)≤2.572。通過(guò)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度b、最大高斯面與硅熔體的液面之間的最大尺寸h和導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h的比例關(guān)系，可以有效降低硅單晶內(nèi)部的氧含量，提高硅單晶質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低氧硅單晶的生產(chǎn)。
27、本申請(qǐng)實(shí)施例的硅單晶的生產(chǎn)裝置，包括坩堝組件、加熱器、導(dǎo)流筒、磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)和晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。坩堝組件，用于支撐硅熔體。加熱器，環(huán)繞坩堝組件設(shè)置，加熱器用于加熱硅熔體。導(dǎo)流筒，設(shè)于硅熔體的上方，至少部分導(dǎo)流筒延伸至坩堝組件內(nèi)。磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，用于對(duì)硅熔體施加磁場(chǎng)，并在低于硅熔體液面的位置形成最大高斯面。晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，穿設(shè)于導(dǎo)流筒，晶體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于從硅熔體提拉形成硅單晶。其中，磁場(chǎng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度為b?t，最大高斯面與硅熔體的液面之間具有最大尺寸h?mm，導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：2≤h/(b×h)≤2.572。通過(guò)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度b、最大高斯面與硅熔體的液面之間的最大尺寸h和導(dǎo)流筒沿坩堝組件的軸線方向延伸至坩堝組件內(nèi)的最大尺寸h的比例關(guān)系，可以有效降低硅單晶內(nèi)部的氧含量，提高硅單晶質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)低氧硅單晶的生產(chǎn)。
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1.一種硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度B?T，滿足：0.25T≤B≤0.5T。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述最大高斯面(40)與所述硅熔體(6)的液面之間具有最大尺寸h?mm，滿足：40mm≤h≤140mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述導(dǎo)流筒(3)沿所述坩堝組件(1)的軸線方向(X)延伸至所述坩堝組件(1)內(nèi)的最大尺寸為H?mm，滿足：40mm≤H≤90mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)驅(qū)動(dòng)所述坩堝組件(1)旋轉(zhuǎn)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)驅(qū)動(dòng)所述坩堝組件(1)旋轉(zhuǎn)；
7.一種硅單晶的生產(chǎn)裝置，其特征在于，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅單晶的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述坩堝組件(1)包括相互連接的第一坩堝(10)和第二坩堝(11)，所述第一坩堝(10)具
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的硅單晶的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述加熱器(2)設(shè)于所述第二坩堝(11)遠(yuǎn)離所述第一坩堝(10)的一側(cè)，并環(huán)繞所述第二坩堝(11)設(shè)置；所述第一容納腔(100)具有開(kāi)口(101)，所述第一坩堝(10)包括環(huán)繞所述開(kāi)口(101)的邊沿(102)，所述加熱器(2)朝向所述開(kāi)口(101)的一側(cè)與所述邊沿(102)齊平。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅單晶的生產(chǎn)裝置，其特征在于，所述硅單晶的生產(chǎn)裝置進(jìn)一步滿足：40mm≤H≤90mm，40mm≤h≤140mm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)強(qiáng)度b?t，滿足：0.25t≤b≤0.5t。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述最大高斯面(40)與所述硅熔體(6)的液面之間具有最大尺寸h?mm，滿足：40mm≤h≤140mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述導(dǎo)流筒(3)沿所述坩堝組件(1)的軸線方向(x)延伸至所述坩堝組件(1)內(nèi)的最大尺寸為h?mm，滿足：40mm≤h≤90mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)驅(qū)動(dòng)所述坩堝組件(1)旋轉(zhuǎn)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅單晶的生產(chǎn)方法，其特征在于，通過(guò)坩堝驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(9)驅(qū)動(dòng)所述坩堝組件(1)旋轉(zhuǎn)；
7.一種硅單晶的生產(chǎn)裝置，其特...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛子軒，婁中士，李鵬飛，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：內(nèi)蒙古中環(huán)領(lǐng)先半導(dǎo)體材料有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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