一种m2型单晶硅放肩方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 单晶硅的规格一般有两种:Ml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 影响单晶娃棒头部品质。
[0003] 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。
[0004] 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】
[0005] 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。
[0006] 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 时给定埚升〇. l〇〇mm/min，进行第六次降温； (七) 待硅棒直径达规定尺寸210~214_时可进入下一个工序转肩。
[0007] 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-〇. 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210~214_时可进入下一个工序转肩。
[0008] 优选的，所述温控器为英国欧陆EUROTHERM温控器3504。
[0009] 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】
[0010]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0011] -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。
[0012] 对于80型单晶炉来说，温控器选用英国欧陆EUR0THERM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-〇. 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210~214_时可进入下一个工序转肩。
[0013] 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。
[0014] 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。
【主权项】
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 时给定埚升〇.l〇〇mm/min，进行第六次降温； (七) 待硅棒直径达规定尺寸210~214_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-〇. 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210~214_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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】C30B29/06, C30B15/20
【公开号】CN105483818
【申请号】CN201510985933
【发明人】王会敏, 何京辉, 曹祥瑞, 颜超, 陈二星, 程志, 周子江, 刘钦
【申请人】邢台晶龙电子材料有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月25日