大直徑區(qū)熔硅單晶的研究與制備.pdf

1、半導體技術的發(fā)展使硅單晶大直徑化成為必然趨勢，但6英寸及以上的大直徑區(qū)熔硅單晶生長極為困難，且該技術國外對我國進行了嚴格的技術封鎖，為打破這種局面，國內(nèi)8英寸區(qū)熔硅單晶的自主研發(fā)勢在必行。在此背景下，我們確立了本課題的研究目標，并制定了詳細的實驗方案設計，采用進口區(qū)熔設備和高純多晶硅原生棒料，成功生長出8英寸區(qū)熔本征硅單晶，結合中子嬗變摻雜和熱處理工藝，制備出滿足半導體技術發(fā)展的8英寸區(qū)熔硅單晶。
　　本論文對大直徑區(qū)熔硅單晶生長

2、技術以及中子輻照硅單晶熱處理工藝進行了重點研究。大直徑區(qū)熔本征硅單晶的生長難點為熱應力導致硅單晶位錯過多或開裂、多晶硅棒料化料過程中邊緣出現(xiàn)硅刺、以及原始硅單晶徑向電阻率分布（rail resistivity variation，簡稱RRV）不均。論文中首先研究了區(qū)熔爐加熱線圈和保溫桶等熱場的優(yōu)化設計，以及硅單晶生長速率、硅單晶轉(zhuǎn)速、偏心量、工作頻率等工藝參數(shù)的優(yōu)化問題，找到了提高熱場對稱性，降低徑向和軸向溫度梯度，減小硅單晶熱應力的方

3、案，解決了硅單晶開裂的技術難題；其次，通過對化料工藝的研究，改善了化料效果，避免硅刺的產(chǎn)生，同時有效改善了區(qū)熔硅單晶RRV，為最終產(chǎn)品的RRV指標實現(xiàn)提供了有利保障；最后，通過對中子輻照后硅單晶的熱處理工藝的研究，綜合考慮熱處理溫度、時間和降溫速率等重要參數(shù)，得到了最佳熱處理工藝，成功消除了中子輻照損傷，使硅單晶電阻率恢復到目標水平，且保證了硅單晶少子壽命。
　　通過以上研究，最終確定了8英寸區(qū)熔硅單晶的生長工藝和中子輻照單硅晶熱