專利名稱:直拉(切氏法)硅單晶的氮保護(hù)氣氛的制作方法
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料制造技術(shù)領(lǐng)域：
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最常用生長(zhǎng)半導(dǎo)體級(jí)硅單晶的方法是切氏法(CZ)和懸浮區(qū)熔法(FZ)。其中切氏法生長(zhǎng)的硅單晶的占有量約為總量的90%左右。
切氏法硅單晶生長(zhǎng)過程中、熔硅與石英坩堝的反應(yīng)產(chǎn)生SiO顆粒Si+SiO2→2SiO↑，在制造大直徑硅單晶時(shí)，由于拉制時(shí)間長(zhǎng)，每根單晶拉制時(shí)間常達(dá)10小時(shí)以上，使這一問題尤為突出。無論在真空和正氬氣氛下，都無法避免在拉晶過程中SiO顆粒落入熔硅表面，而破壞了單晶持續(xù)生長(zhǎng)的穩(wěn)定性。1975年美國(guó)Varian公司報(bào)導(dǎo)了一種減壓充氬條件下的大型硅單晶拉制工藝，將硅晶體拉制過程中不斷產(chǎn)生的CO和SiO氣體，由從爐室上方進(jìn)入的氬氣帶出爐外，從而提高了切氏法無位錯(cuò)大型硅單晶的成品率，并降低了硅中含碳量。
上述減壓充氬切氏工藝方法主要存在問題是瓶裝的氬氣易被雜質(zhì)污染，純度難予保證;液態(tài)氬氣需用超大型空分設(shè)備生產(chǎn)、價(jià)格昂貴。
本發(fā)明的任務(wù)在于尋找以來源豐富、價(jià)格低廉的普通氣體作為拉制高質(zhì)量的硅單晶的保護(hù)氣。
1959年W·Kaiser〔見J·Appl·phys 30.427(1959)〕指出，氮與熔融硅液的反應(yīng)生長(zhǎng)氮化硅，干擾晶體生長(zhǎng)，并在懸浮區(qū)熔法(FZ)單晶生長(zhǎng)中進(jìn)行充氮試驗(yàn)，證明在大氣壓下硅與氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不可能生長(zhǎng)單晶。在低氣壓下化學(xué)反應(yīng)雖然減弱，但又發(fā)生放電，促進(jìn)氮化物生長(zhǎng)，也影響單晶生長(zhǎng)。由此半導(dǎo)體材料專業(yè)人員普遍認(rèn)為，由于氮與熔融硅會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，而無法生長(zhǎng)單晶。致使直拉(切氏法)拉制硅單晶技術(shù)中，至今尚無用氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體的先例。
本發(fā)明克服了長(zhǎng)期存在的氮?dú)獠荒茏鳛槔ПＷo(hù)氣體的技術(shù)偏見，在研究了氮與硅的化學(xué)反應(yīng)的具體條件，以及氮在硅中的分凝狀態(tài)等基礎(chǔ)上，提出了直拉(切氏法)硅單晶技術(shù)中以氮作為保護(hù)氣氛。
直拉硅單晶以氮作為保護(hù)氣氛的技術(shù)數(shù)據(jù)為氮?dú)饧兌? 99.999%以上氮?dú)鈮毫Ψ秶? 0.5～60乇氮?dú)饬髁糠秶? 2～50升/分本發(fā)明與現(xiàn)有充氬(Ar)減壓切氏法工藝相比，具有氮?dú)鈦碓簇S富，價(jià)格低廉，在硅單晶質(zhì)量相同的條件下，可大幅度地降低硅單晶成本等優(yōu)點(diǎn)。
最佳實(shí)施例為氮?dú)饧兌? 99.999%以上氮?dú)鈮毫Ψ秶? 10～30乇氮?dú)饬髁糠秶? 10～30升/分
權(quán)利要求
1.一種直拉硅單晶的氮保護(hù)氣氛，本發(fā)明的特征是采用純氮作為拉制硅單晶的保護(hù)氣。
2.按照權(quán)利要求
1所說的純氮直拉硅單晶的保護(hù)氣，其特征在于所用的氮?dú)饧兌葹?9.999%以上，爐內(nèi)氮?dú)鈮毫?.5～60乇，氮?dú)饬髁繛?-50升/分。
3.按照權(quán)利要求
1所說的純氮直拉硅單晶的保護(hù)氣，其特征是它的最佳技術(shù)參數(shù)是氮?dú)饧兌葹?9.999%;爐內(nèi)氮?dú)鈮毫?0～30乇;氮?dú)饬髁繛?0～30升/分。
專利摘要
直拉硅單晶的氮保護(hù)氣氛屬于半導(dǎo)體材料制造技術(shù)。在直拉(切氏法)硅單晶技術(shù)中，以氮?dú)庾鳛槔У谋Ｗo(hù)氣體。所用的氮?dú)饧兌葹?9.999％以上，進(jìn)入硅單晶爐內(nèi)氮?dú)饬髁繛?—50升/分，爐內(nèi)氮?dú)鈮毫?.5—60乇。
文檔編號(hào)C30B27/02GK85100295SQ85100295
公開日1986年2月10日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者闕端麟, 李立本, 林玉瓶 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan