大直徑區(qū)熔硅單晶的研究與制備.pdf

1、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使硅單晶大直徑化成為必然趨勢(shì)，但6英寸及以上的大直徑區(qū)熔硅單晶生長(zhǎng)極為困難，且該技術(shù)國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，為打破這種局面，國(guó)內(nèi)8英寸區(qū)熔硅單晶的自主研發(fā)勢(shì)在必行。在此背景下，我們確立了本課題的研究目標(biāo)，并制定了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，采用進(jìn)口區(qū)熔設(shè)備和高純多晶硅原生棒料，成功生長(zhǎng)出8英寸區(qū)熔本征硅單晶，結(jié)合中子嬗變摻雜和熱處理工藝，制備出滿足半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的8英寸區(qū)熔硅單晶。
　　本論文對(duì)大直徑區(qū)熔硅單晶生長(zhǎng)

2、技術(shù)以及中子輻照硅單晶熱處理工藝進(jìn)行了重點(diǎn)研究。大直徑區(qū)熔本征硅單晶的生長(zhǎng)難點(diǎn)為熱應(yīng)力導(dǎo)致硅單晶位錯(cuò)過(guò)多或開(kāi)裂、多晶硅棒料化料過(guò)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(jiǎn)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(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及硅單晶生長(zhǎng)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(wèn)題，找到了提高熱場(chǎng)對(duì)稱性，降低徑向和軸向溫度梯度，減小硅單晶熱應(yīng)力的方

3、案，解決了硅單晶開(kāi)裂的技術(shù)難題；其次，通過(guò)對(duì)化料工藝的研究，改善了化料效果，避免硅刺的產(chǎn)生，同時(shí)有效改善了區(qū)熔硅單晶RRV，為最終產(chǎn)品的RRV指標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了有利保障；最后，通過(guò)對(duì)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(shí)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(fù)到目標(biāo)水平，且保證了硅單晶少子壽命。
　　通過(guò)以上研究，最終確定了8英寸區(qū)熔硅單晶的生長(zhǎng)工藝和中子輻照單硅晶熱