CN105483818A - 一种m2型单晶硅放肩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种M2型单晶硅放肩方法，涉及单晶硅生产技术领域,在引细颈工艺完成后，籽晶拉速降低，温控器加热功率由额定功率分步逐降，依次经过五次降温步骤后，完成放肩工艺过程，硅棒直径达规定尺寸即可进入下一个工序转肩。通过上述工艺方法完成的放肩工序，放肩由原来需要210分钟-240分钟才能完成缩短为120min-150min内完成，可节省90分钟时间，同时也提高了成功率，成功率可提高40-45%。本发明具有操作简单方便的优点，可有效缩短单晶硅棒放肩时间，提高单晶硅棒生产效率及成功率，便于推广应用。

Description

一种M2型单晶硅放肩方法
技术领域
本发明涉及单晶硅生产技术领域,尤其涉及一种M2型单晶硅放肩方法。
背景技术
单晶硅的规格一般有两种：M1型（205mm）和M2型（210mm），单晶硅生产过程包括以下工序：拆炉-装料-熔化料-引细颈-放肩-转肩-等径-收尾-停炉。其中，放肩是当引细颈工艺完成后经过调整单晶炉加热功率及温效输出，降低温度与拉速，来控制放肩质量、速度、形状。放肩的形状和角度，将会影响晶棒头部的固液界面形状及晶棒品质。如果降温太快，液面呈现过冷情况，肩的形状因直径快速放大而变成方形，严重时易导致位错的产生而失去单晶的结构。M2型单晶硅棒的放肩工艺更难掌握，目前放肩工艺存在以下问题：
1、放肩时间长，耗时约3.5-4小时，肩高为80mm；耗时较长，且放肩高度过高浪费原料及影响单晶硅棒头部品质。
2、由于直径较大、降温不规范、出现降温后长方断棱、锥肩（放肩过高甚至达到5小时）等问题；
3、放肩的过程中由于温度把握不准确造成温度波动，会导致晶棒头部的空洞型缺陷，造成晶棒寿命降低，进而形成黑心圆和黑芯片。
4、放锥肩所需时间较长且影响单晶头部品质，会造成头部氧含量过高，氧的危害在于，氧可以形成热施主及新施主，使得单晶硅的电阻率均匀性变差；此外，氧还与直拉单晶硅中微缺陷的形成有着密切关系，而硅片表面的微缺陷在器件热氧化工艺中还会影响到器件的成品率。因此，在放肩过程中要求放平肩。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效缩短单晶硅棒放肩时间、提高单晶硅棒生产效率的M2型单晶硅放肩方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种M2型单晶硅放肩方法，引细颈工艺完成后，温控器功率达到额定功率，籽晶拉速降至0.65-0.75mm/min，单晶炉加热功率分步逐降，包括以下步骤：
（一）温控器功率第一次降低额定功率的0.055‰，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.055‰，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，1进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，同时给定埚升0.100mm/min，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
优选的，温控器的额定功率为40KW～45KW、且与80型单晶炉配套应用，籽晶拉速降至0.7mm/min，单晶炉加热功率分步逐降如下：
（一）温控器功率第一次降低0.25KW，持续时间为15min，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低0.5KW，持续时间为15min，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低0.5KW，同时温控器功率输出递减量为-0.05～-0.075KW/分钟，持续时间为30min，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.25KW，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，持续时间为30min，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低0.25KW，持续时间为30min，进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低0.25KW，同时给定埚升0.100mm/min，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
优选的，所述温控器为英国欧陆EUROTHERM温控器3504。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：引细颈工艺完成后，通过控制温控器功率进行五次降温，完成放肩工序，由原来放肩需要210分钟-240分钟才能完成缩短为120min-150min内完成，可节省90分钟时间，同时也提高了成功率，成功率可提高40-45%。本发明具有操作简单方便的优点，可有效缩短单晶硅棒放肩时间，提高单晶硅棒生产效率及成功率，便于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种M2型单晶硅放肩方法，引细颈工艺完成后，温控器功率达到额定功率，籽晶拉速降至0.65-0.75mm/min，单晶炉加热功率分步逐降，包括以下步骤：
（一）温控器功率第一次降低额定功率的0.055‰，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.055‰，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，1进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，同时给定埚升0.100mm/min，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
对于80型单晶炉来说，温控器选用英国欧陆EUROTHERM温控器3504，其额定功率为45KW，籽晶拉速降至0.7mm/min，单晶炉加热功率分步逐降如下：
（一）温控器功率第一次降低0.25KW，持续时间为15min，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低0.5KW，持续时间为15min，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低0.5KW，同时温控器功率输出递减量为-0.05～-0.075KW/分钟，持续时间为30min，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.25KW，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，持续时间为30min，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低0.25KW，持续时间为30min，进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低0.25KW，同时给定埚升0.100mm/min，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
经过上述五次降温过程完成单晶硅棒的放肩过程，达到M2型单晶硅要求尺寸。
下表为3个批次单晶硅生产过程中的放肩工艺参数：
引细颈工艺完成后，通过控制温控器功率进行五次降温，完成放肩工序，由原来放肩需要210分钟-240分钟才能完成缩短为120min-150min内完成，可节省90分钟时间，同时也提高了成功率，成功率可提高40-45%。本发明具有操作简单方便的优点，可有效缩短单晶硅棒放肩时间，提高单晶硅棒生产效率及成功率，便于推广应用。

Claims (3)

1.一种M2型单晶硅放肩方法，其特征在于：引细颈工艺完成后，温控器功率达到额定功率，籽晶拉速降至0.65-0.75mm/min，单晶炉加热功率分步逐降，包括以下步骤：
（一）温控器功率第一次降低额定功率的0.055‰，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.055‰，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，1进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低额定功率的0.11‰，同时给定埚升0.100mm/min，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
2.根据权利要求１所述的M2型单晶硅放肩方法，其特征在于：温控器的额定功率为45KW、且与80型单晶炉配套应用，籽晶拉速降至0.7mm/min，单晶炉加热功率分步逐降如下：
（一）温控器功率第一次降低0.25KW，持续时间为15min，使炉内温度降温趋势稳定，进行第一次降温；
（二）温控器功率继续降低0.5KW，持续时间为15min，使炉内温度逐步变低，进行第二次降温；
（三）温控器功率继续降低0.5KW，同时温控器功率输出递减量为-0.05～-0.075KW/分钟，持续时间为30min，通过电脑控制炉温自动递减降温，进行第三次降温；
（四）第三次降温后，肩部直径达到65mm，温控器功率继续降低0.25KW，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，持续时间为30min，进行第四次降温；
（五）第四次降温后，肩部直径达到110mm，温控器功率继续降低0.25KW，持续时间为30min，进行第五次降温；
（六）第五次降温后，肩部直径达到190mm，温控器功率继续降低0.25KW，同时给定埚升0.100mm/min，温控器功率输出递减量为-0.075～-0.1KW/分钟，进行第六次降温；
（七）待硅棒直径达规定尺寸210～214mm时可进入下一个工序转肩。
3.根据权利要求１所述的M2型单晶硅放肩方法，其特征在于：所述温控器为英国欧陆EUROTHERM温控器3504。
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