一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法与流程

    专利2025-06-15  28

    本发明涉及重掺硼单晶硅硅片加工,具体的说是一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法。


    背景技术:

    1、单晶硅在半导体市场中占据越来越重要的地位,对硅片的质量要求越来越高,氧化诱生层错是硅片的重要质量参数,其会增加pn结的漏电率,从而降低功率器件(比如igbt、mosfet和显示驱动芯片等)成品率;尤其是大尺寸重掺硼硅片,大尺寸硅片一般是指8吋及8吋以上的硅片,重掺硼原子导致更多的自间隙硅原子,进而导致更多的氧化诱生层错缺陷。

    2、目前,主要采用调整等径阶段的拉速来减少硅片的氧化诱生层错,但是,对于大尺寸重掺硼硅片仅仅调整拉速已经无法达到要求,即大尺寸重掺硼硅片的合格率大幅度降低,生产成本增加。若增加大尺寸重掺硼硅片的生产合格率,需要对单晶炉的热场系统进行调整,调整热场系统的成本高、调整过程复杂。


    技术实现思路

    1、为了解决现有技术中重掺硼硅片在热场条件不变的情况下通过调整拉速无法减少氧化诱生层错至生产要求的问题,本发明提供一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,在不调整热场结构的情况下,能够显著的减少重掺硼硅片氧化诱生层错缺陷的发生概率,进而提高了大尺寸重掺硼硅片的加工合格率,降低了其生产成本;即低成本的提高了重掺硼硅片的质量。

    2、为了实现上述目的,本发明采用的具体方案为:一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,所述加工方法包括大尺寸重掺硼单晶硅晶棒的拉晶工艺和硅片的背封工艺,所述拉晶工艺包括化料、稳定、引晶、放肩、转肩、等径以及收尾阶段,所述背封工艺包括硅片加热、sio2薄膜生成以及硅片冷却阶段,调整等径阶段的拉速,使拉速为1.0-1.2mm/min;且调整背封工艺参数,使硅片加热阶段的加热速度为140-160℃/min,sio2薄膜生成阶段的反应温度为420-450℃、生成时间为7-10min,以及硅片冷却阶段的冷却速度为78-82℃/min。

    3、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的一种优化方案:所述等径阶段中的氩气流量为50-70slpm,炉压为20-40torr。

    4、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的一种优化方案:所述化料阶段中的炉压为9-19torr,氩气流量为70-100slpm。

    5、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:所述引晶阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为60-70slpm,拉速为2.5-3.5mm/min。

    6、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:所述放肩阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为60-70slpm,拉速为0.9-1.3mm/min。

    7、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:所述转肩阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为50-70slpm,拉速为1.3-1.6mm/min。

    8、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:所述收尾阶段中的收尾时间为2.0-2.5h。

    9、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:硅片冷却阶段采用氮气冷却,冷却速度为80℃/min。

    10、作为上述一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法的另一种优化方案:硅片加热阶段的加热速度为150℃/min,sio2薄膜生成阶段的反应温度为430℃、生成时间为8min,以及硅片冷却阶段的冷却速度为81℃/min。

    11、与现有技术相比,本发明有如下有益效果:本发明提供了一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,在不改变热场结构的情况下,通过调整拉晶工艺以及结合调整背封工艺的参数,显著减小了氧化诱生层错发生的概率,使其达到生产要求,即提高了硅片的加工合格率以及减小了硅片的残品率,降低了大尺寸重掺硼硅片的生产成本。



    技术特征:

    1.一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,所述加工方法包括大尺寸重掺硼单晶硅晶棒的拉晶工艺和硅片的背封工艺,所述拉晶工艺包括化料、稳定、引晶、放肩、转肩、等径以及收尾阶段,所述背封工艺包括硅片加热、sio2薄膜生成以及硅片冷却阶段,其特征在于:调整等径阶段的拉速,使拉速为1.0-1.2mm/min;且调整背封工艺参数,使硅片加热阶段的加热速度为140-160℃/min,sio2薄膜生成阶段的反应温度为420-450℃、生成时间为7-10min,以及硅片冷却阶段的冷却速度为78-82℃/min。

    2.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述等径阶段中的氩气流量为50-70slpm,炉压为20-40torr。

    3.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述化料阶段中的炉压为9-19torr,氩气流量为70-100slpm。

    4.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述引晶阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为60-70slpm,拉速为2.5-3.5mm/min。

    5.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述放肩阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为60-70slpm,拉速为0.9-1.3mm/min。

    6.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述转肩阶段的炉压为25-35torr,氩气流量为50-70slpm,拉速为1.3-1.6mm/min。

    7.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:所述收尾阶段中的收尾时间为2.0-2.5h。

    8.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:硅片冷却阶段采用氮气冷却,冷却速度为80℃/min。

    9.如权利要求1所述的一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,其特征在于:硅片加热阶段的加热速度为150℃/min,sio2薄膜生成阶段的反应温度为430℃、生成时间为8min,以及硅片冷却阶段的冷却速度为81℃/min。


    技术总结
    一种减少大尺寸重掺硼硅片氧化诱生层错的加工方法,所述加工方法包括重掺硼单晶硅晶棒的拉晶工艺和硅片加工的背封工艺,所述拉晶工艺包括化料、稳定、引晶、放肩、转肩、等径以及收尾阶段,所述背封工艺包括硅片加热、SiO2薄膜生成以及硅片冷却阶段,调整等径阶段的拉速,使拉速为1.0‑1.2mm/min;且调整背封工艺参数,使硅片加热阶段的加热速度为140‑160℃/min,SiO2薄膜生成阶段的反应温度为420‑450℃、生成时间为7‑10min,以及硅片冷却阶段的冷却速度为78‑82℃/min。本发明,通过调整等径阶段的拉速以及调整背封工艺的参数,进而减少了大尺寸重掺硼硅片中的氧化诱生层错,使其达到生产要求,且降低了成本。

    技术研发人员:范吉祥,马武祥,令狐铁兵,马三宝,寇文辉,方丽霞
    受保护的技术使用者:麦斯克电子材料股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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