一种单晶硅的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体产品制造技术领域，特别是涉及一种单晶硅的制作方法。
【背景技术】
[0002]区熔单晶硅是电子信息材料中的一种基础材料，具有纯度高和电阻率高的优点，被广泛应用于硅整流器(SR)、可控硅(SCR)、巨型晶体管(GTR)、晶闸管(GT0)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、高压二极管(PIN)、红外探测器、电力电子器件等领域。目前国内已经能够稳定生产多种尺寸和规格的区熔单晶硅，单晶拉制之前需要对其进行整形，会产生一些剩余原料，而且一支区熔单晶硅生产出来之后，需要切除其头部和尾部部分，这些头尾料和剩余原料都不能算作合格重量之内，综合来说，产品的最终合格率可达60%，而剩余的大约30%的头尾料和剩余原料则未能得到有效利用，这就造成生产成本居高不下。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种单晶硅的制作方法，能够充分的利用头尾料和剩余原料生产出合格的区熔单晶产品，从而能够降低生产成本。
[0004]本发明提供的一种单晶硅的制作方法，包括:
选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料；
将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干；
利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒；
将所述多晶棒进行加工和清洗；
利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅。
[0005]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，所述选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料为:选取纯度为99.999999999%以上且电阻率为500 Ω.cm以上的驱动单晶硅头尾料和剩余原料。
[0006]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，所述利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒为:利用直拉法将所述块状料拉制成直径范围为I OOmm至150_的多晶棒。
[0007]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，所述将所述块状料拉制成多晶棒为:设置所述多晶棒的拉速范围为1.5mm/min至3mm/min，并设置所述多晶棒的旋转速度范围为4rpm至8rpm，将所述块状料拉制成多晶棒。
[0008]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅为:利用区熔法将所述多晶棒拉制成直径范围为80mm至150mm的区熔单晶硅。
[0009]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，所述将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅为:设置所述区熔单晶硅的拉速范围为2mm/min至4mm/min，并设置所述区熔单晶硅的旋转速度范围为1rom 至 20rpm。
[0010]优选的，在上述单晶硅的制作方法中，在所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区恪单晶娃之后，还包括: 降温停炉并取出所述区熔单晶硅。
[0011]本发明提供的上述单晶硅的制作方法，由于选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料;将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干;利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒;将所述多晶棒进行加工和清洗;利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅，因此能够充分的利用头尾料和剩余原料生产出合格的区熔单晶产品，从而能够降低生产成本。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0013]图1为本申请实施例提供的一种单晶硅的制作方法的示意图。
【具体实施方式】
[0014]本发明的核心思想在于提供一种单晶硅的制作方法，能够充分的利用头尾料和剩余原料生产出合格的区熔单晶产品，从而能够降低生产成本。
[0015]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0016]本申请实施例提供的一种单晶硅的制作方法如图1所示，图1为本申请实施例提供的一种单晶硅的制作方法的示意图。该方法包括如下步骤:
S1:选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料；
在该步骤中，选取的是纯度和电阻率等参数合格的头尾料和剩余原料，这是因为区熔单晶硅对于原料的要求较高，并不是所有的头尾料和剩余原料都能满足拉制区熔单晶硅的要求，例如，在生产过程中发生打火导致混入金属的头尾料就不能再次用作再次生产区熔单晶硅的原料。另外需要说明的是，在粉碎成块状料的过程中也注意不要混入金属或其他杂质，以保证区熔单晶硅的纯度。
[0017]S2:将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干；
[11]
S3:利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒；
在该步骤中，需要事先对直拉单晶炉进行彻底的擦除工作，以保证多晶生长环境不会给多晶引入额外的杂质，之后就按照常用的直拉法进行生产即可，需要注意的是，此处只需要生产多晶即可，因此在生产过程中不必要形成单晶，以降低劳动强度。
[0018]S4:将所述多晶棒进行加工和清洗；
[12]
S5:利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅。
[0019]在该步骤中，预先对多晶棒进行滚磨处理并在一端截断刻槽，加工腐蚀清洗后烘干，并装入区熔单晶炉中，安装一般的区熔法拉制即可。
[0020]本申请实施例提供的上述单晶硅的制作方法，由于选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料;将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干;利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒;将所述多晶棒进行加工和清洗;利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅，因此能够充分的利用头尾料和剩余原料生产出合格的区熔单晶产品，从而能够降低生产成本。
[0021]作为另一种优选方案，在上述单晶硅的制作方法中，所述选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料为:选取纯度为99.999999999%以上且电阻率为500 Ω.cm以上的驱动单晶硅头尾料和剩余原料，这对原料提出了较高的要求，就能保证生长的区熔单晶硅的质量。
[0022]进一步的，所述利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒可以具体为:利用直拉法将所述块状料拉制成直径范围为I OOmm至150_的多晶棒。拉制这种直径范围的多晶棒是一种常见的技术，方法比较成熟，而且由于涉及到装入区熔炉中，由于重量的限制也不必要拉制更大直径的多晶棒。
[0023]在上述方案中，所述将所述块状料拉制成多晶棒可以具体为:设置所述多晶棒的拉速范围为1.5mm/min至3mm/min，并设置所述多晶棒的旋转速度范围为4rpm至8rpm，将所述块状料拉制成多晶棒。
[0024]进一步的，所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅可以具体为:利用区熔法将所述多晶棒拉制成直径范围为80mm至150mm的区熔单晶硅。拉制这种直径范围的区熔单晶硅也是一种成熟的技术，能够通过该方式，成功利用了头尾料和剩余原料，降低了生产成本。可选的，设置所述区熔单晶硅的拉速范围为2mm/min至4mm/min，并设置所述区熔单晶娃的旋转速度范围为1rom至20rpm。
[0025]另外，在上述各种方法中，在所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅之后，还包括:降温停炉并取出所述区熔单晶硅，这样就得到了最终的产品。
[0026]作为另一个具体的例子，以生产5英寸区熔单晶进行说明如下:
首先将清洗干净的原料装入直拉单晶炉的坩祸内，加热到1500°C以上，待原料全部熔化后，拉制成直径130mm左右的多晶棒，待多晶棒降温4-5个小时后，取出多晶棒，降温至常温;然后将取出的多晶棒表面进行滚磨处理，一端截断刻槽，加工后清洗腐蚀并包装;再将清洗干净的多晶棒装入区熔单晶炉，安装籽晶后封闭炉门，抽空并充氩气达到300kpa以上的压强;再打开区熔单晶炉电源开关，对多晶棒进行预加热，大约20分钟后，多晶棒温度接近1420°C;当多晶棒预热结束后，依次进行化料、引晶、拉细颈、放肩、等径生长和收尾阶段，完成对区熔单晶硅的拉制。
[0027]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种单晶硅的制作方法，其特征在于，包括: 选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料； 将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干； 利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒； 将所述多晶棒进行加工和清洗； 利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅。2.根据权利要求1所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，所述选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料为:选取纯度为99.999999999%以上且电阻率为500 Ω.cm以上的驱动单晶硅头尾料和剩余原料。3.根据权利要求1所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，所述利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒为:利用直拉法将所述块状料拉制成直径范围为I OOmm至150_的多晶棒。4.根据权利要求3所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，所述将所述块状料拉制成多晶棒为:设置所述多晶棒的拉速范围为1.5mm/min至3mm/min，并设置所述多晶棒的旋转速度范围为4rpm至8rpm，将所述块状料拉制成多晶棒。5.根据权利要求1所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅为:利用区熔法将所述多晶棒拉制成直径范围为80mm至150mm的区熔单晶硅。6.根据权利要求5所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，所述将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅为:设置所述区熔单晶硅的拉速范围为2mm/min至4mm/min，并设置所述区熔单晶娃的旋转速度范围为1rom至20rpm。7.根据权利要求1-6任一项所述的单晶硅的制作方法，其特征在于，在所述利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅之后，还包括: 降温停炉并取出所述区熔单晶硅。
【专利摘要】本申请公开了一种单晶硅的制作方法，包括：选取区熔单晶硅的头尾料和剩余原料，并粉碎成块状料；将所述块状料进行酸腐蚀、清洗和烘干；利用直拉法将所述块状料拉制成多晶棒；将所述多晶棒进行加工和清洗；利用区熔法将所述多晶棒拉制成区熔单晶硅。本申请提供的上述单晶硅的制作方法，能够充分的利用头尾料和剩余原料生产出合格的区熔单晶产品，从而能够降低生产成本。
【IPC分类】C30B13/00, C30B28/10, C30B29/06
【公开号】CN105648527
【申请号】
【发明人】尚锐刚
【申请人】北京天能运通晶体技术有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年2月29日