一种基于igbt用区熔8英寸硅单晶的新生产方法
【专利摘要】现今社会随着各种工业的快速发展，能源和电力系统的应用、信息业的发展、微电子技术、微波电子技术、光电子技术、电力电子技术、传感技术等各方都在应用半导体材料；并且随着我国一批国家重点大型和超大型水利、火力发电工程、地铁、轻轨、铁路工程的陆续开工和新兴IGBT产业的兴起对于——区熔硅单晶尤其是大直径区熔8英寸单晶的生产产能不足、工艺相对缺乏的问题更将凸现出来。8英寸区熔硅单晶生产目前主要以手动操作控制单晶生长为基础，本文围绕稳定8英寸区熔硅单晶生长过程中单晶形状问题的生产工艺，从手动生产加功率的方法、功率输出的稳定性、单晶生长的角度等着重说明这一种基于IGBT用区熔8英寸硅单晶的生产方法。
【专利说明】
一种基于IGBT用区熔8英寸硅单晶的新生产方法
技术领域
[0001]本发明涉及区熔单晶炉拉制8英寸区熔硅单晶时，稳定单晶生长过程中单晶形状问题的一种动态调节生产方法8其目的是:在区熔6英寸硅单晶的单晶拉制过程中，通过手动生产加功率的方法、功率输出的稳定性、单晶生长的角度等，为单晶生长提供一个可调控的稳定生长环。为区熔大直径8寸单晶的生长实验、拉制单晶生长范围提供便利条件。
【背景技术】
[0002]近年来随着市场需求的不断发展，电子产业的更新换代，市场要求硅单晶制造成本在不断下降;Fz单晶(区熔单晶)的拉制直径不断增加，直径五、六英寸单晶甚至于8英寸区熔硅单晶已渐成为现有市场需求的主流，直径七、八英寸单晶工艺在国外已渐成熟，在国内已处于试制出的状态。随着区熔单晶硅拉制直径的增加，我们发现现有生产之中对于单晶硅生长的控制生长的因素已经不能满足大直径单晶一一区熔8英寸及以上单晶生长的条件。
[0003]目前国内我司用于拉制大直径区熔单晶的设备为自主研发的JQ-900炉为主，此设备功率设计上具有拉制8寸单晶的能力，但其在单晶生长热场配套上也有一定的缺陷，这些用现有的常规工艺进行拉晶已经对于现在的区熔8英寸单晶生长产生了一定的困难，必须及时更改现有的操作单晶生长的步骤和对其生长的工艺曲线来满足大直径单晶8英寸单晶的生长。
[0004]而现有区熔单晶硅生长工艺对于区熔8英寸及以上单晶生长存在下列一些问题:
1.区熔单晶生长时的生长角度难以控制；2.区熔单晶的单晶熔区液面生长难以控制；3.单晶在生长时单晶的生长晶向易发生扭曲；4.单晶在生长过程中易发生熔断现象。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，我们在生长单晶时加入了单晶生长曲线的操作工艺手法，有效的操控了单晶的生长结构，减缓了人为操作过程中的失误情节，其主要特点是:
1.提高了单晶的成晶率，降低了生产成本；
2.为大直径单晶8寸单晶生长分析奠定了生长理论基础；
3.为8寸单晶生长提供了模拟热场的必要条件；
本专利的目的在于一种基于IGBT用区熔8英寸硅单晶的新生产方法，可以更好地提高生产效率，满足生产销售的的需求;本发明可以很容易的调节热场，控制单晶的生长角度，控制单晶液面的形状，易于单晶的顺利保持等径直至收尾工作完成；易于学习理解且很快的就能够充分的运用和操作单晶生长。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案为:
本方法由几方面构成1.设定区熔单晶的直径后，依据单晶的直径划分几个生长区间(图1);2.依据不同的单晶生长直径区间划分时间比例构成数值(图3) ;3.依据划分的时间比例构成数值确定所要加功率的数值额度(图4) ;4.依据加工率的数值额度确定反馈的输出数值额度(图5);5.确定单晶直径、时间、功率、输出反馈的明确目标(图2)。
[0007]本发明的优点:
1.易于理解操作和运用；
2.对于单晶生长的控制更加容易；
3.利于单晶的等径阶段生长，利于单晶的稳定保持；
4.单晶生长过程中不容易出现熔断现象；
5.对于生长单晶的热场控制更加容易，利于调解单晶的生长液面区间；
6.可在任何阶段单晶拉制过程中进行调整，不影响单晶成晶；
7.利于提高单晶成晶率，可以降低单晶成本的控制。
【附图说明】
[0008]图1区熔单晶直径生长区域划分示意图。
[0009]图2单晶直径和时间关系不意图。
[00?0]图3单晶生长时间和功率关系不意图。
[0011]图4单晶生长功率和输出功率关系示意图。
[0012]图5单晶整体生长关系示意图。
具体实施方案
[0013]一种基于IGBT用区熔8英寸硅单晶的新生产方法，主要方法如下:
1.首先根据所要拉制的单晶直径设定区熔单晶的直径后，依据单晶的直径划分几个不同的生长区间。例如拉制区恪8英寸(200mm)单晶，单晶直径区间划分为(I)、0-70mm土 15mm(2)、70_100mm土15mm(3)、100-140mm土15mm(4)、140_160mm土15mm(5)、160-180mm土15mm
(6)、180-200mm± 5mm(7)、200_205mm± 5mm这7个生长区间(详见图1);
2.其次依据不同的单晶生长直径区间划分时间比例构成数值，即依照上述8英寸划分直径区间划分时间为(1)408±158、(2)408±158、(3)508±158、(4)508±158、(5)708±15s、(6)90s±15s、(7)110s±15s(详见图 2);
3.再次依据划分的时间比例构成数值确定所要加功率的数值额度即依照上述时间划分数值为(1)5±5、(2)5±5、(3)5±5、(4)5±5、(5)5±3、(6)5±2、(7)5±1(详见图3);
4.再次依据加功率的数值额度确定反馈的输出数值额度即反馈输出数值为(1)5±5、
(2)5±5、(3)5±5、(4)5±5、(5)5±3、(6)5±2、(7)5±1(详见图 4);
5.最后确定单晶直径、时间、功率、输出反馈的明确目标，依据上述方法给单晶提供一个稳定的生长角度和稳定的热场环境，达到单晶稳定生长的目的(详见图5)。
【主权项】
1.一种基于IGBT用区恪8英寸娃单晶的新生广方法，其目的在于能够提尚8英寸娃单晶的拉制方法，降低生产的损耗。2.根据权利要求书I所述，拉制区熔8英寸硅单晶生长直径区间划分，划分生长直径范围为从0-200之间。3.根据权利要求书1、2所述，拉制区熔8英寸硅单晶时手动加功率的方法，按照生长直径划分阶段时间，依次追加功率，直至单晶等径。4.根据权利要求书2、3所述，拉制区熔8英寸硅单晶时，结合单晶生长的功率反馈情况进行微步调整，调整范围在单晶生长直至等径。5.根据权利要求书所述2、3、4所述，拉制区熔8英寸硅单晶时，对上述步骤进行整体汇总后，结合当前拉晶时的状态，调整单晶的生长区间和生长角度，提升拉晶时的整体控制区域。
【文档编号】C30B13/28GK106011997SQ201610467354
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】杨凯, 高辉
【申请人】北京天能运通晶体技术有限公司