一種籽晶的鋪設方法、準單晶硅片的制備方法及準單晶硅片的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種籽晶的鋪設方法、準單晶硅片的制備 方法及準單晶硅片。
【背景技術】
[0002] 目前準單晶的鑄造方法主要有無軒晶引晶和有軒晶引晶法，有軒晶引晶法是先將 單晶籽晶鋪設在石英坩堝底部，在熔化階段保持籽晶不完全熔化，在單晶籽晶上進行引晶 生長從而得到準單晶硅錠，在鋪設籽晶時一般會保證籽晶形核面的生長晶向一致，但相鄰 籽晶的側邊接觸面的晶向通常是隨機的，在引晶生長過程中容易形成小角度晶界，小角度 晶界不但在生長過程中成為了位錯源，造成生長過程中位錯的不斷增殖，而且金屬雜質容 易在小角度晶界處富集和沉淀誘發二次位錯源，降低了準單晶的晶體質量和單晶收益率； 即使籽晶之間形成了大角度晶界，由于相鄰籽晶側邊接觸面的晶向不一致，即籽晶側面法 向的原子堆積密度不一致，在引晶過程中由于硅晶體的彈性模量各向異性，生長應力對拼 接縫兩側的側面法向產生的應變也是不同的，很容易在晶界上產生位錯源，繼而在生長過 程中不斷增殖產生大量的位錯，也會降低單晶區域的晶體質量。因此，如何減少準單晶中位 錯成為目前研宄的重點。
【發明內容】
[0003] 為解決上述技術問題，本發明第一方面提供了一種籽晶的鋪設方法，使相鄰兩個 籽晶接觸的側面晶向屬于同一晶向族且構成重合位置點陣（重位點陣CSL)類型的晶界，可 以減少籽晶生長過程中產生的位錯，本發明還提供了一種準單晶硅碇的制備方法及準單晶 硅片，制得的準單晶的位錯少，晶體質量較好。
[0004] 第一方面，本發明提供了一種籽晶的鋪設方法，用于準單晶的鑄造，包括以下步 驟：
[0005] 提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設籽晶，所述籽晶的生長面晶向同為[001]或同為 |；ο〇η,所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側面晶向屬 于同一晶向族，且構成重合位置點陣類型的晶界。
[0006] 優選地，當籽晶的側面晶向為〈11〇>時，相鄰籽晶的生長面晶向按[001]、t〇0丨]正 反面交替拼接，或將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°。
[0007] 優選地，當籽晶的側面晶向為非〈110>晶向族時，相鄰籽晶的生長面晶向按 [001]、?〇ο?]正反面交替拼接，或相鄰籽晶的生長面晶向按[001]、[οο?]正反面交替拼接后 再將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°。
[0008] 優選地，所述相鄰籽晶的生長面晶向按[001]、|；〇〇?]正反面交替拼接的方式為：將 相鄰籽晶中的一個籽晶繞所述籽晶接觸側面的法向方向翻轉180°，或繞與所述法向垂直 的方向翻轉180°。
[0009] 如本發明所述的，所述旋轉方式不限，可為順時針或逆時針旋轉90°。
[0010] 如本發明所述的，所述籽晶的生長面晶向為〈100>，并將[001]定義為正面，將 [00?]定義為反面。
[0011] 如本發明所述的，當籽晶側面晶向為〈110>時，將相鄰籽晶中的一個籽晶繞所述 籽晶接觸側面的法向方向翻轉180°或繞與所述法向垂直的方向翻轉180°，此時，相鄰籽 晶的生長面的晶向為正反面交替拼接；但當將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°，此時相鄰 籽晶是同為正面或同為反面鋪設。
[0012] 如本發明所述的，當側面晶向為〈11〇>時，將相鄰籽晶進行[001]、fooi；!正反面交 替拼接后（無論是繞所述籽晶接觸側面的法向方向翻轉180°或繞與所述法向垂直的方向 翻轉180° )，若再旋轉90°，相鄰籽晶在拼接縫處的原子空間排列就會一致，在引晶過程 中就會融為一體，從而無法形成特殊晶界，在實際生產中易形成小角度晶界，從而易產生位 錯；但當將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°后（即同為正面或同為反面鋪設），相鄰籽晶在 拼接縫處生長出來的晶體的原子空間排列不一致，從而能夠形成特殊晶界。
[0013] 如本發明所述的，當籽晶的側面晶向為非〈110>晶向族時，將相鄰籽晶的生長面 晶向按[001]、[001]￡反面交替拼接后再將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°，此時相鄰籽 晶仍然為正反面交替拼接，即當籽晶的側面晶向為非〈11〇>晶向族時，進行的是方式不限 的正反面交替拼接，包括以下方式：
[0014] 將相鄰籽晶中的一個籽晶繞所述籽晶接觸側面的法向方向翻轉180°，或繞與所 述法向垂直的方向翻轉180°，或者將相鄰籽晶中的一個籽晶在繞所述籽晶接觸側面的法 向或與所述法向垂直的方向翻轉180°之后再旋轉90度進行拼接。
[0015] 當籽晶的側面晶向為非〈110>晶向族時，只要將相鄰籽晶進行正反面交替的鋪設 (不論是翻轉后旋轉90°或是翻轉后旋轉0° )，相鄰籽晶在拼接縫處生長出來的晶體原子 在空間結構上都無法一致，從而將相鄰籽晶鋪設能夠形成特殊晶界。
[0016] 優選地，所述籽晶來源于同根單晶棒。
[0017] 所述籽晶來源于同根單晶棒，可便于對籽晶的側面進行編號，保證同一編號的籽 晶的側面晶向完全一致。
[0018] 如本發明所述的，所述相鄰籽晶是由同根單晶棒采用相同切割方式得到的籽晶。
[0019] 更優選地，所述籽晶來源于提拉法制得的同根單晶棒。
[0020] 優選地，所述籽晶為生長面晶向為〈100>的正方形籽晶。
[0021] 優選地，所述非〈110>晶向族的側面晶向包括〈100>、〈320>、〈410>和〈510>的晶 向。
[0022] 當側面晶向為〈11〇>時，所述正方形籽晶的四個側面晶向分別為[ιιο]、|；?ο]、
[?10]和[1?0]。其中，[110]與[??0]晶面相對，[110]與[?10]和[1?0]晶面相鄰。
[0023] 當所述側面晶向為〈100>時，所述正方形籽晶的四個側面晶向分別為[100]、
[?ΟΟ]、[010]和[ο?ο]。其中，[100]與[ioo]晶面相對，[100]與[010]、[0?0]晶面相鄰。
[0024] 優選地，所述籽晶為厚度為5-40mm的正方形籽晶。
[0025] 優選地，所述籽晶層的厚度為20mm。
[0026] 優選地，所述重合位置點陣類型的晶界為Σ 3、Σ 5、Σ 7、Σ 9、Σ 11或Σ 13類型 晶界中的一種。
[0027] 所述相鄰籽晶接觸的側面晶向為屬于同一晶向族的不同晶向指數，不能完全一 致，若相鄰籽晶接觸的側面晶向完全一致，在引晶過程中容易形成亞晶界，易產生位錯。
[0028] 本發明籽晶的鋪設方法簡單易操作，本發明通過鋪設籽晶，使相鄰兩個籽晶接觸 的側面晶向屬于同一晶向族，且構成重合位置點陣類型的晶界，產生的晶格畸變很小，從而 晶界處的界面能很低，應力小，這樣可減少引晶時在籽晶拼接縫處產生位錯等缺陷，且在籽 晶的生長過程中不會從拼接縫處形成的晶界上形成位錯源，金屬雜質也不易在此晶界處聚 集和沉淀，減少了晶格失配應力的產生，從而降低了在籽晶拼接處產生位錯的幾率。
[0029] 第二方面，本發明提供了一種準單晶硅片的制備方法，包括以下步驟：
[0030] (1)提供坩堝，在所述坩堝底部鋪設籽晶，所述籽晶的生長面晶向同為[001]或同 為fooi 所述籽晶緊密接觸鋪滿所述坩堝底部形成籽晶層，相鄰兩個籽晶接觸的側面晶向 屬于同一晶向族，且構成重合位置點陣類型的晶界；
[0031] (2)在所述籽晶層上填裝硅料和摻雜劑，加熱使所述坩堝內硅料熔化形成硅熔體， 調節熱場形成過冷狀態，使得所述硅熔體在所述籽晶層基礎上開始長晶，待全部硅熔體結 晶完后，經退火冷卻得到準單晶硅錠；
[0032] (3)將所述準單晶硅錠依次經過切片和清洗制備得到所述準單晶硅片。
[0033] 優選地，步驟（1)中，當籽晶的側面晶向為〈110>時，將相鄰籽晶的生長面晶向按
[001]、fooi：|正反面交替拼接，或將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°。
[0034] 優選地，步驟（1)中，當籽晶的側面晶向為非〈110>晶向族時，相鄰籽晶的生長面 晶向按[001]、[00i]正反面交替拼接，或相鄰籽晶的生長面晶向按[001]、[00?]正反面交替 拼接后再將相鄰籽晶中的一個籽晶旋轉90°。
[0035] 優選地，所述非〈110