一種m2型單晶硅放肩方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及單晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種M2型單晶硅放肩方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 單晶硅的規(guī)格一般有兩種:Ml型（205mm)和M2型（210mm)，單晶硅生產(chǎn)過程包括以 下工序:拆爐-裝料-熔化料-引細(xì)頸-放肩-轉(zhuǎn)肩-等徑-收尾-停爐。其中，放肩是當(dāng)引細(xì)頸工 藝完成后經(jīng)過調(diào)整單晶爐加熱功率及溫效輸出，降低溫度與拉速，來控制放肩質(zhì)量、速度、 形狀。放肩的形狀和角度，將會(huì)影響晶棒頭部的固液界面形狀及晶棒品質(zhì)。如果降溫太快， 液面呈現(xiàn)過冷情況，肩的形狀因直徑快速放大而變成方形，嚴(yán)重時(shí)易導(dǎo)致位錯(cuò)的產(chǎn)生而失 去單晶的結(jié)構(gòu)。M2型單晶硅棒的放肩工藝更難掌握，目前放肩工藝存在以下問題： 1、放肩時(shí)間長(zhǎng)，耗時(shí)約3.5-4小時(shí)，肩高為80mm;耗時(shí)較長(zhǎng)，且放肩高度過高浪費(fèi)原料及 影響單晶娃棒頭部品質(zhì)。
[0003] 2、由于直徑較大、降溫不規(guī)范、出現(xiàn)降溫后長(zhǎng)方斷棱、錐肩（放肩過高甚至達(dá)到5小 時(shí))等問題； 3、放肩的過程中由于溫度把握不準(zhǔn)確造成溫度波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致晶棒頭部的空洞型缺陷， 造成晶棒壽命降低，進(jìn)而形成黑心圓和黑芯片。
[0004] 4、放錐肩所需時(shí)間較長(zhǎng)且影響單晶頭部品質(zhì)，會(huì)造成頭部氧含量過高，氧的危害 在于，氧可以形成熱施主及新施主，使得單晶硅的電阻率均勻性變差;此外，氧還與直拉單 晶硅中微缺陷的形成有著密切關(guān)系，而硅片表面的微缺陷在器件熱氧化工藝中還會(huì)影響到 器件的成品率。因此，在放肩過程中要求放平肩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種有效縮短單晶硅棒放肩時(shí)間、提高單晶硅 棒生產(chǎn)效率的M2型單晶硅放肩方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種M2型單晶硅放肩方法，引細(xì)頸工藝完成后，溫控器功率達(dá)到額定功率，籽晶拉速降 至0.65-0.75mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降，包括以下步驟： (一) 溫控器功率第一次降低額定功率的0.055%。，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn)行第一 次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行 第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.055%。，進(jìn)行第四次降 溫； (五) 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，1進(jìn) 行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，同 時(shí)給定堝升〇. l〇〇mm/min，進(jìn)行第六次降溫； (七) 待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214_時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。
[0007] 優(yōu)選的，溫控器的額定功率為40KW~45KW、且與80型單晶爐配套應(yīng)用，籽晶拉速降 至0.7mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降如下： (一) 溫控器功率第一次降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn) 行第一次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次 降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，同時(shí)溫控器功率輸出遞減量為-0.05~-0.075KW/分 鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，溫控器功率輸出 遞減量為-〇. 075~-0.1KW/分鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，進(jìn)行第四次降溫； (五） 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為 30min，進(jìn)行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，同時(shí)給定堝升 0.100mm/min，溫控器功率輸出遞減量為-0.075~-0.1KW/分鐘，進(jìn)行第六次降溫； (七) 待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214_時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。
[0008] 優(yōu)選的，所述溫控器為英國(guó)歐陸EUROTHERM溫控器3504。
[0009] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：引細(xì)頸工藝完成后，通過控制溫控器 功率進(jìn)行五次降溫，完成放肩工序，由原來放肩需要210分鐘-240分鐘才能完成縮短為 120min-150min內(nèi)完成，可節(jié)省90分鐘時(shí)間，同時(shí)也提高了成功率，成功率可提高40-45%。本 發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，可有效縮短單晶硅棒放肩時(shí)間，提高單晶硅棒生產(chǎn)效率及 成功率，便于推廣應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011] -種M2型單晶硅放肩方法，引細(xì)頸工藝完成后，溫控器功率達(dá)到額定功率，籽晶拉 速降至0.65-0.75mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降，包括以下步驟： (一) 溫控器功率第一次降低額定功率的0.055%。，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn)行第一 次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行 第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.055%。，進(jìn)行第四次降 溫； (五) 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，1進(jìn) 行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，同 時(shí)給定堝升0.100mm/min，進(jìn)行第六次降溫； (七）待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214mm時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。
[0012] 對(duì)于80型單晶爐來說，溫控器選用英國(guó)歐陸EUR0THERM溫控器3504，其額定功率為 45KW，籽晶拉速降至0.7mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降如下： (一) 溫控器功率第一次降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn) 行第一次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次 降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，同時(shí)溫控器功率輸出遞減量為-0.05~-0.075KW/分 鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，溫控器功率輸出 遞減量為-〇. 075~-0.1KW/分鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，進(jìn)行第四次降溫； (五） 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為 30min，進(jìn)行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，同時(shí)給定堝升 0.100mm/min，溫控器功率輸出遞減量為-0.075~-0.1KW/分鐘，進(jìn)行第六次降溫； (七) 待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214_時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。
[0013] 經(jīng)過上述五次降溫過程完成單晶硅棒的放肩過程，達(dá)到M2型單晶硅要求尺寸。
[0014] 下表為3個(gè)批次單晶硅生產(chǎn)過程中的放肩工藝參數(shù)：
引細(xì)頸工藝完成后，通過控制溫控器功率進(jìn)行五次降溫，完成放肩工序，由原來放肩需 要210分鐘-240分鐘才能完成縮短為120min-150min內(nèi)完成，可節(jié)省90分鐘時(shí)間，同時(shí)也提 高了成功率，成功率可提高40-45%。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，可有效縮短單晶硅棒 放肩時(shí)間，提高單晶硅棒生產(chǎn)效率及成功率，便于推廣應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種M2型單晶硅放肩方法，其特征在于：引細(xì)頸工藝完成后，溫控器功率達(dá)到額定功 率，籽晶拉速降至0.65-0.75mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降，包括以下步驟： (一) 溫控器功率第一次降低額定功率的0.055%。，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn)行第一 次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行 第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.055%。，進(jìn)行第四次降 溫； (五) 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，1進(jìn) 行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低額定功率的0.11%。，同 時(shí)給定堝升〇.l〇〇mm/min，進(jìn)行第六次降溫； (七) 待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214_時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的M2型單晶硅放肩方法，其特征在于：溫控器的額定功率為 45KW、且與80型單晶爐配套應(yīng)用，籽晶拉速降至0.7mm/min，單晶爐加熱功率分步逐降如下： (一) 溫控器功率第一次降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度降溫趨勢(shì)穩(wěn)定，進(jìn) 行第一次降溫； (二) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，持續(xù)時(shí)間為15min，使?fàn)t內(nèi)溫度逐步變低，進(jìn)行第二次 降溫； (三) 溫控器功率繼續(xù)降低0.5KW，同時(shí)溫控器功率輸出遞減量為-0.05~-0.075KW/分 鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，通過電腦控制爐溫自動(dòng)遞減降溫，進(jìn)行第三次降溫； (四） 第三次降溫后，肩部直徑達(dá)到65mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，溫控器功率輸出 遞減量為-〇. 075~-0.1KW/分鐘，持續(xù)時(shí)間為30min，進(jìn)行第四次降溫； (五） 第四次降溫后，肩部直徑達(dá)到110mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，持續(xù)時(shí)間為 30min，進(jìn)行第五次降溫； (六) 第五次降溫后，肩部直徑達(dá)到190mm，溫控器功率繼續(xù)降低0.25KW，同時(shí)給定堝升 0.100mm/min，溫控器功率輸出遞減量為-0.075~-0.1KW/分鐘，進(jìn)行第六次降溫； (七) 待硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸210~214_時(shí)可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的M2型單晶硅放肩方法，其特征在于：所述溫控器為英國(guó)歐陸 EUROTHERM溫控器3504。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種M2型單晶硅放肩方法，涉及單晶硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域,在引細(xì)頸工藝完成后，籽晶拉速降低，溫控器加熱功率由額定功率分步逐降，依次經(jīng)過五次降溫步驟后，完成放肩工藝過程，硅棒直徑達(dá)規(guī)定尺寸即可進(jìn)入下一個(gè)工序轉(zhuǎn)肩。通過上述工藝方法完成的放肩工序，放肩由原來需要210分鐘-240分鐘才能完成縮短為120min-150min內(nèi)完成，可節(jié)省90分鐘時(shí)間，同時(shí)也提高了成功率，成功率可提高40-45%。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)，可有效縮短單晶硅棒放肩時(shí)間，提高單晶硅棒生產(chǎn)效率及成功率，便于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】C30B29/06, C30B15/20
【公開號(hào)】CN105483818
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510985933
【發(fā)明人】王會(huì)敏, 何京輝, 曹祥瑞, 顏超, 陳二星, 程志, 周子江, 劉欽
【申請(qǐng)人】邢臺(tái)晶龍電子材料有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日