專利名稱：直拉多或單晶硅制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及單晶硅或多晶硅的制備領域，具體屬于直拉多或單晶硅制備工藝。
背景技術：
當前，硅材料在半導體領域和太陽能領域仍然占據(jù)著主要地位。隨著科技的發(fā)展和技術的進步，集成電路和太陽能電池生產(chǎn)工藝都對硅材料提出了新的要求，大直徑、高質(zhì)量硅單晶的生長技術成為當前半導體材料領域和太陽能領域的研發(fā)熱點。近年來，硅材料加工技術取得了許多重要進展。硅晶體生長方面最重要的進展之一是12英寸硅單晶生長技術已經(jīng)成熟。世界主要硅單晶生產(chǎn)商，包括信越，SUMCO, MEMC, 瓦克等均采用適合于12英寸硅單晶生長的單晶爐，大都采用磁場直拉法，每爐裝料量達300-350公斤，主要應用28或32英寸坩堝和熱場進行硅單晶生產(chǎn)。目前國內(nèi)外前沿技術包括1)熱場設計技術，即利用計算機模擬技術，模擬晶體生長時熱場的溫度及其梯度的分布情況，達到晶體質(zhì)量的改善；
2)熱屏技術，即利用熱屏減少熱輻射和熱量損失，減少熱對流，加快蒸發(fā)氣體的揮發(fā)，加快晶體的冷卻；3)雙加熱器技術，即利用上，下兩加熱器，保證固液界面有合適的溫度梯度；4)磁場技術，即應用磁場控制熔體的對流，抑制熔體表面溫度的起伏和降低硅單晶體內(nèi)間隙氧的濃度；5)籽晶技術，由于大直徑硅單晶的重量愈來愈重，開發(fā)出二次抓肩技術，無縮頸籽晶技術等。此外，也開發(fā)出直拉單晶的再裝料和連續(xù)加料技術。硅晶體生長方面另一重要進展是有效控制了晶體中原生顆粒(COP)缺陷的形成。COP缺陷的尺寸在100納米左右，在8英寸硅片中早已存在，但隨著線寬變小到100納米以下時，這個問題變得更加突出。由于COP缺陷會引起柵極氧化物完整性的退化和隔離的失效，MEMC公司首先開發(fā)了這種技術，之后其他主要硅片制造廠商也開發(fā)出類似技術。這些技術根據(jù)最佳拉晶速率和固-液交界面處的最佳溫度，在晶錠的整個長度和直徑上抑制兩類高度有害缺陷的形成。用這些技術拉制的硅單晶制備的硅拋光片可完全滿足器件的要求，因而大大提高了器件的成品率，降低了成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種直拉多或單晶硅制備工藝，用氮氣流取代現(xiàn)有氬氣流，大大抑制了硅中的微缺陷，增強了硅材料的機械強度，使出片率大大提高，并且破片率低，從而降低單晶娃的生廣成本，同時少子壽命有明顯提聞。本發(fā)明的技術方案如下
直拉多或單晶硅制備工藝，其特征在于，包括有以下操作步驟
a)、加料將多晶硅或單晶硅原料及雜質(zhì)放入石英坩堝內(nèi)，雜質(zhì)的種類依電阻的N或P型而定，雜質(zhì)種類有硼、磷、氮；
b)、融化加完多晶硅或單晶硅原料于石英坩堝內(nèi)后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氮氣，氮氣的純度為98%以上，氮氣壓力為0.06-0. 2MPa,氮氣流量80_100L/min，然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度1420°C以上，將多晶硅或單晶硅原料熔化；
C)、縮頸生長當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4-6mm ；
d)、放肩生長長完細頸之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大?。?br>
e)、等徑生長長完細頸和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調(diào)整，可使晶棒直徑維持在正負2_之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分，單晶硅片取自于等徑部分；
f)、尾部生長在長完等徑部分之后，必須先將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開，長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。所述的氮的濃度為2X 1013_4X 1015/cm3。 本發(fā)明用氮氣流取代現(xiàn)有氬氣流，大大抑制了硅中的微缺陷，增強了硅材料的機械強度，使出片率大大提高，并且破片率低，從而降低單晶硅的生產(chǎn)成本，同時少子壽命有明顯提高，太陽電池原材料的質(zhì)量是影響太陽電池效率和太陽電池壽命的一個重要因素。少子壽命越高，光生載流子擴散長度越大，太陽電池的開路電壓越高，太陽電池的效率也就越高。少子體壽命是衡量材料自身雜質(zhì)和缺陷的最直接的參數(shù)。少子體壽命越高，材料本身深能級復合中心的密度越小或者雜質(zhì)的含量越小，材料自身的質(zhì)量就越高。本發(fā)明用氮氣流取代現(xiàn)有氬氣流，由于氮可以增強硅片的內(nèi)吸雜能力，此外在直拉硅單晶中摻氮還可以提高硅片機械強度，抑制空洞型缺陷。大大抑制了硅中的微缺陷，增強了硅材料的機械強度，使出片率大大提高，并且破片率低，從而降低單晶硅的生產(chǎn)成本，同時少子壽命有明顯提高。
具體實施例方式直拉多或單晶硅制備工藝，其特征在于，包括有以下操作步驟
a)、加料將多晶硅或單晶硅原料及雜質(zhì)放入石英坩堝內(nèi)，雜質(zhì)的種類依電阻的N或P型而定，雜質(zhì)種類有硼、磷、氮，氮的濃度為2X1013-4X IO1Vcm3 ；
b)、融化加完多晶硅或單晶硅原料于石英坩堝內(nèi)后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氮氣，氮氣的純度為98%以上，氮氣壓力為0. 06-0. 2MPa,氮氣流量80_100L/min，然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度1420°C以上，將多晶硅或單晶硅原料熔化；
C)、縮頸生長當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4-6mm ；
d)、放肩生長長完細頸之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸增大到所需的大?。?br>
e)、等徑生長長完細頸和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調(diào)整，可使晶棒直徑維持在正負2_之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分，單晶硅片取自于等徑部分；
f)、尾部生長在長完等徑部分之后，必須先將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開，長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。
權利要求
1.直拉多或單晶硅制備エ藝，其特征在于，包括有以下操作步驟 a)、加料將多晶硅或單晶硅原料及雜質(zhì)放入石英坩堝內(nèi)，雜質(zhì)的種類依電阻的N或P型而定，雜質(zhì)種類有硼、磷、氮； b)、融化加完多晶硅或單晶硅原料于石英坩堝內(nèi)后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氮氣，氮氣的純度為98%以上，氮氣壓カ為0.06-0. 2MPa,氮氣流量80_100L/min，然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度1420°C以上，將多晶硅或單晶硅原料熔化； C)、縮頸生長當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4-6mm ； d)、放肩生長長完細頸之后，須降低溫度與拉速，使得晶體的直徑漸漸増大到所需的大?。? e)、等徑生長長完細頸和肩部之后，借著拉速與溫度的不斷調(diào)整，可使晶棒直徑維持在正負2_之間，這段直徑固定的部分即稱為等徑部分，單晶硅片取自于等徑部分； f)、尾部生長在長完等徑部分之后，必須先將晶棒的直徑慢慢縮小，直到成一尖點而與液面分開，長完的晶棒被升至上爐室冷卻一段時間后取出，即完成一次生長周期。
2.根據(jù)權利要求I所述直拉多或單晶硅制備エ藝，其特征在于所述的氮的濃度為2X 1013-4 X IO1Vcm3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直拉多或單晶硅制備工藝，包括有以下操作步驟a)加料將多晶硅或單晶硅原料及雜質(zhì)放入石英坩堝內(nèi)，雜質(zhì)的種類依電阻的N或P型而定，雜質(zhì)種類有硼、磷、氮；b)融化加完多晶硅或單晶硅原料于石英坩堝內(nèi)后，長晶爐必須關閉并抽成真空后充入高純氮氣，氮氣的純度為98％以上，氮氣壓力為0.06-0.2MPa,氮氣流量80-100L/min,然后打開石墨加熱器電源，加熱至熔化溫度1420℃以上，將多晶硅或單晶硅原料熔化；c)縮頸生長當硅熔體的溫度穩(wěn)定之后，將籽晶慢慢浸入硅熔體中，將籽晶快速向上提升，使長出的籽晶的直徑縮小到4-6mm。本發(fā)明用氮氣流取代現(xiàn)有氬氣流，大大抑制了硅中的微缺陷，增強了硅材料的機械強度，使出片率大大提高，并且破片率低，從而降低單晶硅的生產(chǎn)成本，同時少子壽命有明顯提高。
文檔編號C30B28/10GK102758253SQ20121020493
公開日2012年10月31日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者林游輝 申請人:合肥景坤新能源有限公司