提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉、方法及单晶晶棒

技术领域

本发明属于单晶硅拉晶的技术领域，具体涉及一种提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉、方法及单晶晶棒。

背景技术

近年来，随着半导体器件制造过程中细微化的发展，对所需要的硅片的要求越来越高，不仅要求硅片表面区域缺陷很少甚至无缺陷，而且要求硅片具有足够的体微缺陷(Bulk Micro Defects，BMD)，以保护设置电子元件的硅片区域不被重金属杂质污染。而硅片中含有的重金属杂质已然成为影响半导体器件品质的重要因素，因此重金属杂质的含量需要在硅片生产过程中极力减少。目前，已知当在硅片内部形成足够多的BMD时，这些BMD具有捕捉重金属杂质的本征吸杂(Intrinsic Gettering，IG)作用，能够极大改善由于重金属杂质导致的半导体器件品质不良的问题。近年来掺硼单晶硅对BMD的规格要求需等于或大于1E9 ea/cm

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种提高产品良率的提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉。

还有必要提供一种提高产品良率的提高掺硼单晶硅BMD的方法。

还有必要提供一种单晶晶棒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉，包括炉体及位于炉体内的石英坩埚、稳温组件，所述稳温组件包括热屏、石墨导流筒，所述石英坩埚、热屏、石墨导流筒同轴，所述热屏位于所述石英坩埚上方，所述石墨导流筒位于所述热屏的上方，所述热屏与所述炉体连接，所述石墨导流筒与所述炉体的上部连接，当晶棒通过热屏进入石墨导流筒时，石墨导流筒将温度稳定使得BMD有充足的时间成核、生长，掺硼单晶硅的BMD达到1E9 ea/cm

优选地，石墨导流筒将温度稳定在650℃-800℃。

优选地，所述热屏将晶棒的温度降低至1000℃以下。

一种提高掺硼单晶硅BMD的方法，利用如上所述的提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉进行拉制，包括以下步骤：

S1：将掺硼的多晶硅放置在石英坩埚中熔化，下降籽晶以拉制单晶硅棒；

S2：在等径时，所述石墨导流筒稳定在预定温度拉制晶棒，以使BMD增加。

优选地，所述预定温度为650℃-800℃。

优选地，所述方法还包括在等径时，随着等径晶棒长度的变化调整单晶炉的温度。

优选地，在等径0-200mm时，随着等径晶棒长度的增加，温度逐渐降低，在等径200mm以上，随着等径阶段晶棒长度的增加，温度逐渐上升。

一种单晶晶棒，利用如上所述的提高掺硼单晶硅BMD的方法进行拉制，得到晶棒，所述晶棒的BMD达到1E9 ea/cm

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉、方法及单晶晶棒，将掺硼的多晶硅放置在石英坩埚中熔化，下降籽晶以拉制单晶硅棒；在等径时，晶棒通过热屏进入石墨导流筒时，石墨导流筒将温度稳定使得BMD有充足的时间成核、生长，掺硼单晶硅的BMD达到1E9 ea/cm

附图说明

图1为单晶炉示意图。

图2为对比例一的单晶炉示意图。

图3为预定温度曲线图。

图4为实施例一、实施例二、对比例一的BMD检测图。

图5为实施例一、实施例二、对比例一的成晶率结果图。

图中：炉体100、石英坩埚200、稳温组件300、热屏310、石墨导流筒320、水冷套400。

具体实施方式

以下结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。

一种提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉，包括炉体及位于炉体内的石英坩埚、稳温组件，所述稳温组件包括热屏、石墨导流筒，所述石英坩埚、热屏、石墨导流筒同轴，所述热屏位于所述石英坩埚上方，所述石墨导流筒位于所述热屏的上方，所述热屏与所述炉体连接，所述石墨导流筒与所述炉体的上部连接，当晶棒通过热屏进入石墨导流筒时，石墨导流筒将温度稳定使得BMD有充足的时间成核、生长，掺硼单晶硅的BMD达到1E9 ea/cm

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉、方法及单晶晶棒，将掺硼的多晶硅放置在石英坩埚中熔化，下降籽晶以拉制单晶硅棒；在等径时，晶棒通过热屏进入石墨导流筒时，石墨导流筒将温度稳定使得BMD有充足的时间成核、生长，掺硼单晶硅的BMD达到1E9 ea/cm

进一步的，石墨导流筒将温度稳定在650℃-800℃。

进一步的，所述热屏将晶棒的温度降低至1000℃以下，降低另一种微缺陷形成的时间，降低停留时间使得形成BMD的点缺陷不被消耗，进而BMD的产生不受抑制。

一种提高掺硼单晶硅BMD的方法，利用如上所述的提高掺硼单晶硅BMD的单晶炉进行拉制，包括以下步骤：

S1：将掺硼的多晶硅放置在石英坩埚中熔化，下降籽晶以拉制单晶硅棒；

S2：在等径时，所述石墨导流筒稳定在预定温度拉制晶棒，以使BMD增加。

进一步的，所述预定温度为650℃-800℃，增加晶棒BMD成核的时间，使晶棒在650℃-800℃的停留时间增长，有助于BMD的成核和生长，以提高BMD密度。

在拉晶时，固液界面的温度达到1400℃左右，位于石英坩埚与石墨导流筒之间的晶棒从1400℃逐渐下降至1000℃，随着晶棒的拉伸，温度逐渐降低，空位、间隙硅扩散，随着温度降低，形成点缺陷，当温度达到1000℃左右时，过饱和的点缺陷析出，形成微缺陷，石墨导流筒降低晶棒的冷却速率，稳定温度，使得石墨导流筒内的在650℃-800℃，进而晶棒在650℃-800℃的停留时间增长，提高晶棒内部的微缺陷形成氧沉淀、氧沉淀成核形成BMD的时间，进而晶棒的BMD提高。

进一步的，所述方法还包括在等径时，随着等径晶棒长度的变化调整单晶炉的温度。

进一步的，在等径0-200mm时，随着等径晶棒长度的增加，温度逐渐降低，在等径200mm以上，随着等径阶段晶棒长度的增加，温度逐渐上升，弥补由于等径温度，使得成晶率提高。

一种单晶晶棒，利用如上所述的提高掺硼单晶硅BMD的方法进行拉制，得到晶棒，所述晶棒的BMD达到1E9 ea/cm

实施例一：

使用如图1所示的单晶炉，使得石墨导流筒内的温度提高至650℃-800℃，等径按照图3所示原始条件温度曲线进行拉晶，得到晶棒后，对晶棒进行辊磨加工、截断、切片，对硅片的BMD数目进行检测，硅片的BMD数目如图4所示，晶棒的成晶率如图5所示。

实施例二：

使用如图1所示的单晶炉，使得石墨导流筒内的温度提高至650℃-800℃，根据图3所示的原始条件+去掉水冷套的预定温度曲线在等径阶段对单晶炉内的温度进行调整，进行拉晶，得到晶棒后，对晶棒进行辊磨加工、截断、切片，对硅片的BMD数目进行检测，硅片的BMD数目如图4所示，晶棒的成晶率如图5所示。

对比例一：

使用如图2所示的单晶炉，在原石墨热屏位置安装水冷屏，等径按照图3所示原始条件温度曲线进行拉晶，得到晶棒后，对晶棒进行辊磨加工、截断、切片，对硅片的BMD数目进行检测，其他条件与实施例一相同，硅片的BMD数目如图4所示，晶棒的成晶率如图5所示。

其中图4、图5中，原始条件指对比例一得到的结果，原始条件+去掉水冷套指实施例一得到的结果，原始条件+去掉水冷套（匹配等径温度）指实施例二得到的结果。

由上述结果可知，如果仅仅改变单晶炉的结构进行拉晶，晶棒的BMD提高，达到1.00E+09ea/cm

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。