CN106894078A - 一种单晶硅片的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单晶硅片的制备装置及制备方法，包括装置本体,在装置本体上设有顶板、晶种上升旋转机构、上护腔、吊绳、隔离阀、晶种夹、石英钳锅、石墨钳锅、硅溶液、加热组件、真空泵、电极、钳锅上升旋转机构、氩气嘴、控制系统、装置本体、下炉腔、绝缘层、直径控制传感器、制备箱，本发明设计合理，单晶硅的制备采用单晶硅元素的提取物首先进行单晶硅的提取、制作，通过提取后的单晶硅元素，利用准备单晶硅片的制作器材进行制作，本发明具有提高单晶硅片的制作品质以及单晶硅片的制作工艺，加快制作单晶硅片的制作效率。

Description

一种单晶硅片的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及单晶硅片的制备技术领域，具体为一种单晶硅片的制备装置及制备方法。

背景技术

近年来，作为硅晶片原料的单晶硅多通过CZ法来制备。CZ法是如下方法：将晶种浸渍于石英坩埚内所容纳的硅熔体的液面内，缓慢地提拉晶种，由此育成具有与晶种相同的结晶方向的单晶硅。

近年来，随着提拉的单晶硅的大口径化，气泡掺入正在生长的单晶中而在单晶中产生针孔或位错的问题渐渐变得引人注目。一般认为，硅熔体中溶解的氩( Ar )气体或因石英坩埚与硅熔体的反应而产生的一氧化硅( SiO )气体等的气体以在石英坩埚内表面形成的瑕疵为起点聚集，因而产生气泡，从坩埚内表面脱离的气泡从硅熔体中上浮并掺入单晶中。

针孔是还称作气袋的球状结晶缺陷(空洞缺陷 )，大小多为300~500μm，但也有150μm以下的非常小的针孔或1mm以上的非常大的针孔。

本发明与单晶硅片的制备方法有关，特别是关于一种单晶硅片的制备装置及制备方法。

发明内容

本实发明的目的在于提供一种单晶硅片的制备装置及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单晶硅片的制备装置及制备方法,包括制作本体，所述制作本体的顶部设有顶板，所述顶板的下方设有晶种上升旋转机构，所述晶种上升旋转机构的下方设有上护腔，上护腔的下方设有隔离阀，隔离阀的侧面设有直径控制传感器，所述隔离阀的下方设有制备箱，所述制备箱的下方设有钳锅上升旋转机构，制备箱的侧面设有控制系统，所述制备箱的底部设有钳锅上升旋转机构，控制系统通过导线一端与直径控制传感器连接，控制系统的另一端与钳锅上升旋转机构连接。

优选的，所述制备箱的右侧面设有真空泵，所述制备箱的底部设有电极。

优选的，所述晶种上升旋转机构的侧面设有氩气嘴。

优选的，所述制备箱的内部中间上方设有晶种夹，所述晶种夹的下方设有石墨钳锅，所述石墨钳锅的内部设有石英钳锅，石英钳锅的内部为硅溶液。

优选的，所述石墨钳锅的两侧设有加热组件，所述加热组件的两侧设有绝缘层，所述绝缘层黏贴在制备箱内部两侧的侧壁上。

优选的，所述直径控制传感器倾斜安装在隔离阀的侧面。

优选的，其制备方法包括以下步骤：

A、将半成品单晶硅元素放置在石英钳锅中进行纯度提炼，石英钳锅外侧的附加一层石墨钳锅，在加热过程中出现辐射散出；

B、石墨钳锅外侧的加热组件对制备箱中进行加热提纯；在加热提纯过程中钳锅上升旋转机构将石英钳锅上下升降；

C、单晶硅片的硅元素选自 N- 乙烯基哌嗪、N- 乙烯基甲基哌嗪、N- 乙烯基乙基哌嗪、N- 乙烯基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 丙烯酰基哌嗪、N- 丙烯酰基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 乙烯基吗啉、N- 乙烯基甲基吗啉、N- 乙烯基乙基吗啉、N- 丙烯酰基吗啉、N- 乙烯基哌啶酮、N-乙烯基甲基哌啶酮、N- 乙烯基乙基哌啶酮、N- 丙烯酰基哌啶酮、N- 乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基吡咯烷酮、N- 乙烯基乙基 -2- 吡咯烷酮、N- 丙烯酰基吡咯烷酮、N- 乙烯基咔唑和 N- 丙烯酰基咔唑中的至少一种；

D、当提取的高纯度硅原料通过在不使用蚀刻掩模的情况下应用蚀刻组合

物，来纹理蚀刻单晶硅片的表面，以使锥体重复形成在单晶硅片的表面上，其中，每一锥体具有从所述锥体的顶点延伸到所述锥体的底部的曲面；

E、通过延伸后的单晶硅片在模具中不断冷却成型，最终得到我们看到的单晶硅片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明设计合理，单晶硅的制备采用单晶硅元素的提取物首先进行单晶硅的提取、制作，通过提取后的单晶硅元素，利用准备单晶硅片的制作器材进行制作，本发明具有提高单晶硅片的制作品质以及单晶硅片的制作工艺，加快制作单晶硅片的制作效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中：1、顶板；2、晶种上升旋转机构；3、上护腔；4、吊绳；5、隔离阀；6、晶种夹；7、石英钳锅；8、石墨钳锅；9、硅溶液；10、加热组件；11、真空泵；12、电极；13、钳锅上升旋转机构；14、氩气嘴；15、控制系统；16、装置本体；17、下炉腔；18、绝缘层；19、直径控制传感器；20、制备箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种单晶硅片的制备装置及制备方法,包括制作本体，制作本体的顶部设有顶板1，顶板1的下方设有晶种上升旋转机构2，晶种上升旋转机构2的侧面设有氩气嘴14，晶种上升旋转机构2的下方设有上护腔3，上护腔3的下方设有隔离阀5，隔离阀5的侧面设有直径控制传感器19，直径控制传感器19倾斜安装在隔离阀5的侧面；隔离阀5的下方设有制备箱20，制备箱20的下方设有钳锅上升旋转机构13，制备箱20的侧面设有控制系统15，制备箱20的底部设有钳锅上升旋转机构13，控制系统15通过导线一端与直径控制传感器19连接，控制系统15的另一端与钳锅上升旋转机构13连接。

本实施例中，制备箱20的右侧面设有真空泵11，制备箱20的底部设有电极12，制备箱20的内部中间上方设有晶种夹6，晶种夹6的下方设有石墨钳锅8，石墨钳锅8的内部设有石英钳锅7，石英钳锅7的内部为硅溶液9，石墨钳锅8的两侧设有加热组件10，加热组件10的两侧设有绝缘层18，所述绝缘层18黏贴在制备箱20内部两侧的侧壁上。

本发明的制备方法包括以下步骤：

A、将半成品单晶硅元素放置在石英钳锅7中进行纯度提炼，石英钳锅7外侧的附加一层石墨钳锅8，在加热过程中出现辐射散出；

B、石墨钳锅8外侧的加热组件对制备箱20中进行加热提纯；在加热提纯过程中钳锅上升旋转机构13将石英钳锅7上下升降；

C、单晶硅片的硅元素选自 N- 乙烯基哌嗪、N- 乙烯基甲基哌嗪、N- 乙烯基乙基哌嗪、N- 乙烯基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 丙烯酰基哌嗪、N- 丙烯酰基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 乙烯基吗啉、N- 乙烯基甲基吗啉、N- 乙烯基乙基吗啉、N- 丙烯酰基吗啉、N- 乙烯基哌啶酮、N-乙烯基甲基哌啶酮、N- 乙烯基乙基哌啶酮、N- 丙烯酰基哌啶酮、N- 乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基吡咯烷酮、N- 乙烯基乙基 -2- 吡咯烷酮、N- 丙烯酰基吡咯烷酮、N- 乙烯基咔唑和 N- 丙烯酰基咔唑中的至少一种；

D、当提取的高纯度硅原料通过在不使用蚀刻掩模的情况下应用蚀刻组合物，来纹理蚀刻单晶硅片的表面，以使锥体重复形成在单晶硅片的表面上，其中，每一锥体具有从所述锥体的顶点延伸到所述锥体的底部的曲面；

E、通过延伸后的单晶硅片在模具中不断冷却成型，最终得到我们看到的单晶硅片。

本发明设计合理，单晶硅的制备采用单晶硅元素的提取物首先进行单晶硅的提取、制作，通过提取后的单晶硅元素，利用准备单晶硅片的制作器材进行制作，本发明具有提高单晶硅片的制作品质以及单晶硅片的制作工艺，加快制作单晶硅片的制作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种单晶硅片的制备装置,包括制作本体，其特征在于：所述制作本体的顶部设有顶板（1），所述顶板（1）的下方设有晶种上升旋转机构（2），所述晶种上升旋转机构（2）的下方设有上护腔（3），上护腔（3）的下方设有隔离阀（5），隔离阀（5）的侧面设有直径控制传感器（19），所述隔离阀（5）的下方设有制备箱（20），所述制备箱（20）的下方设有钳锅上升旋转机构（13），制备箱（20）的侧面设有控制系统（15），所述制备箱（20）的底部设有钳锅上升旋转机构（13），控制系统（15）通过导线一端与直径控制传感器（19）连接，控制系统（15）的另一端与钳锅上升旋转机构（13）连接。

2.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备装置，其特征在于：所述制备箱（20）的右侧面设有真空泵（11），所述制备箱（20）的底部设有电极（12）。

3.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备装置，其特征在于：所述晶种上升旋转机构（2）的侧面设有氩气嘴（14）。

4.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备装置，其特征在于：所述制备箱（20）的内部中间上方设有晶种夹（6），所述晶种夹（6）的下方设有石墨钳锅（8），所述石墨钳锅（8）的内部设有石英钳锅（7），石英钳锅（7）的内部为硅溶液（9）。

5.根据权利要求4所述的一种单晶硅片的制备装置，其特征在于：所述石墨钳锅（8）的两侧设有加热组件（10），所述加热组件（10）的两侧设有绝缘层（18），所述绝缘层（18）黏贴在制备箱（20）内部两侧的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的一种单晶硅片的制备装置，其特征在于：所述直径控制传感器（19）倾斜安装在隔离阀（5）的侧面。

7.实现权利要求1所述的一种单晶硅片的制备装置的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

A、将半成品单晶硅元素放置在石英钳锅（7）中进行纯度提炼，石英钳锅（7）外侧的附加一层石墨钳锅（8），在加热过程中出现辐射散出；

B、石墨钳锅（8）外侧的加热组件对制备箱（20）中进行加热提纯；在加热提纯过程中钳锅上升旋转机构（13）将石英钳锅（7）上下升降；

C、单晶硅片的硅元素选自 N- 乙烯基哌嗪、N- 乙烯基甲基哌嗪、N- 乙烯基乙基哌嗪、N- 乙烯基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 丙烯酰基哌嗪、N- 丙烯酰基 -N ＇ - 甲基哌嗪、N- 乙烯基吗啉、N- 乙烯基甲基吗啉、N- 乙烯基乙基吗啉、N- 丙烯酰基吗啉、N- 乙烯基哌啶酮、N-乙烯基甲基哌啶酮、N- 乙烯基乙基哌啶酮、N- 丙烯酰基哌啶酮、N- 乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基甲基吡咯烷酮、N- 乙烯基乙基 -2- 吡咯烷酮、N- 丙烯酰基吡咯烷酮、N- 乙烯基咔唑和 N- 丙烯酰基咔唑中的至少一种；

D、当提取的高纯度硅原料通过在不使用蚀刻掩模的情况下应用蚀刻组合物，来纹理蚀刻单晶硅片的表面，以使锥体重复形成在单晶硅片的表面上，其中，每一锥体具有从所述锥体的顶点延伸到所述锥体的底部的曲面；

E、通过延伸后的单晶硅片在模具中不断冷却成型，最终得到我们看到的单晶硅片。