一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝。
【背景技術】
[0002] 近年來，各種晶體材料，特別是以單晶娃為代表的尚科技附加值材料及其相關尚單晶硅具有準金屬的物理性質，有較弱的導電性，其電導率隨溫度的升高而增加。
[0003] P型單晶硅頭部電阻率虛高，是由于氧施主形成而引起的。在450°C左右，硅中的間隙氧(不顯電性)會轉化為氧施主(帶負電)，從而影響單晶硅的電阻率。使得P型硅晶電阻率虛高，甚至反型。N型硅棒則出現電阻率比實際值更低的現象。
[0004] 直拉硅單晶是將多晶硅放置在高純石英坩堝中高溫熔化，因為高純坩堝直接與熔硅接觸并且處于1450°C以上的高溫，高溫下Si02會與熔硅反應生長S1,并部分溶于熔硅中，隨著晶體生長進入晶體內部，形成硅中氧。
[0005] 同時，直拉硅單晶的生長是從高溫熔體中緩慢凝固生長出來，晶體生長的驅動力主要來自于溫度梯度形成的過冷度，因此在晶體的生長、冷卻過程中需要經過一段熱歷史。硅中的氧雜質在低溫熱處理時，能產生施主效應，使得η型硅晶體的電阻率下降，p型硅晶體的電阻率上升，施主效應嚴重時，能使ρ型硅晶體轉化為η型，這是氧的施主效應。氧的施主效應可以分為兩種情況，有不同的性質，一種是在350?500°C左右范圍生成的，稱為熱施主；一種是在550?800°C左右溫度范圍形成的，稱為新施主。直接硅單晶在拉制到出爐經歷了一段熱歷史，不可避免的在350?500°C形成了熱施主，所以在未去除熱施主前，η型硅單晶的電阻率低于真實的電阻率。
[0006] 電阻率是半導體硅片的最重要參數，不同電阻率硅片可能會用于制作同一器件的不同規格器件，也可能用于制作不同規格的器件，比如有的硅片用于制作TVS器件，有的由于制作汽車整流管，有的用于制作普通二極管，有的用于制作節能燈芯片等。對于下游器件加工廠而言，電阻率對檔及電阻率真實性是至關重要的，它直接決定了硅片所能制作的器件工藝、類型、用途。如果在某一電阻率檔位中存在熱處理不完全或未熱處理的硅片，在器件制作時所得到的器件參數將完全偏離原有設定，造成嚴重的質量異常。因此對硅片進行熱處理并快速退火消除熱施主效應是非常關鍵的。此外，在硅片切割等加工過程中還存在大量的機械應力，應力的存在會使得硅片產生機械形變或容易破碎。
【發明內容】
[0007] 本發明要解決的技術問題是克服現有技術中由于單晶棒的氧施主效應導致的缺陷導致電阻率不真實的缺陷，提供一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工
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[0008] 為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案:
[0009] —種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，包括以下幾個步驟:
[0010] 1)、將待處理的單晶棒編號，依次排放在托盤上；確保順序正確；
[0011]2)、用沾有酒精的無塵紙將單晶棒擦拭潔凈；以保證晶棒表面潔凈，在退火期間不受污染；
[0012]3)、在退火爐內擺放石英片，并把清理潔凈的單晶棒以頭部朝上的方式按順序依次擺放在石英片上，確保順序無誤；
[0013]4)、關閉爐門，開始加熱，經過3.5?4h爐內溫度升至720°C ;在升溫過程中，巡視退火爐溫度，確定退火爐正常運行，如有異常，及時報告；
[0014]5)、在720°C內恒溫1?1.5h后停爐；
[0015]6)、打開排風機，將退火爐門打開20 %，自然冷卻至480± 10°C，然后將爐門完全打開，進行急速冷卻；
[0016]7)、待急速冷卻3小時后，戴好石棉手套將單晶棒取下并按順序依次放好；
[0017]8)、待單晶棒冷卻至室溫后對單晶棒做退火后的電阻率測試。
[0018]進一步的，所述步驟3)中的石英片在擺放時，同一行相鄰的兩個石英片與相鄰一行的一個石英片形成等腰三角形。
[0019]進一步的，所述步驟6)中急速冷卻時采用風扇進行冷卻。至少采用兩個風扇從不同角度對晶棒進行急速冷卻。
[0020]進一步的，所述步驟8)中測試電阻率時，先用磨石將晶棒頭部橫切面上的氧化物磨除并擦拭干凈。
[0021]進一步的，所述步驟8)中采用測試電阻率的方法為四探針電阻測試儀，對研磨處采取3點測試法。
[0022]本發明的消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，通過對單晶棒進行熱處理可以使得單晶棒的氧施主回到間隙氧狀態，消除氧施主對電阻率測試的影響，從而可以精確測量出單晶棒的真實電阻率，從而可以根據電阻率將單晶棒準確的應用到器件中，從根本上避免了器件制作時所得到的器件參數將完全偏離原有設定，造成嚴重的質量異常的問題。
【具體實施方式】
[0023]以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]實施例
[0025]一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，包括以下幾個步驟:
[0026]1)、將待處理的單晶棒編號，依次排放在托盤上；確保順序正確；
[0027]2)、用沾有酒精的無塵紙將單晶棒擦拭潔凈；以保證晶棒表面潔凈，在退火期間不受污染；
[0028]3)、在退火爐內擺放石英片，并把清理潔凈的單晶棒以頭部朝上的方式按順序依次擺放在石英片上，確保順序無誤；石英片在擺放時，同一行相鄰的兩個石英片與相鄰一行的一個石英片形成等腰三角形；
[0029]4)、關閉爐門，開始加熱，經過3.5?4h爐內溫度升至720°C ;在升溫過程中，巡視退火爐溫度，確定退火爐正常運行，如有異常，及時報告；
[0030]5)、在720°C內恒溫1?1.5h后停爐；[0031 ] 6)、打開排風機，將退火爐門打開20 %，自然冷卻至480 ± 10 °C，然后將爐門完全打開，進行急速冷卻；采用兩個風扇從不同角度對晶棒進行急速冷卻；
[0032]7)、待急速冷卻3小時后，戴好石棉手套將單晶棒取下并按順序依次放好；
[0033]8)、待單晶棒冷卻至室溫后對單晶棒做退火后的電阻率測試；先用磨石將晶棒頭部橫切面上的氧化物磨除并擦拭干凈，然后采用測試電阻率的方法為四探針電阻測試儀，對研磨處采取3點測試法。
[0034]9)、電阻率測試完成后，按順序記錄好單晶編號，用粉筆寫在晶棒表面，備用。
[0035]最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，其特征在于，包括以下幾個步驟: 1)、將待處理的單晶棒編號，依次排放在托盤上； 2)、用沾有酒精的無塵紙將單晶棒擦拭潔凈； 3)、在退火爐內擺放石英片，并把清理潔凈的單晶棒以頭部朝上的方式按順序依次擺放在石英片上，確保順序無誤； 4)、關閉爐門，開始加熱，經過3.5?4h爐內溫度升至720°C ; 5)、在720°C內恒溫I?1.5h后停爐； 6)、打開排風機，將退火爐門打開20%，自然冷卻至480±10°C，然后將爐門完全打開，進行急速冷卻； 7)、待急速冷卻3小時后，戴好石棉手套將單晶棒取下并按順序依次放好； 8)、待單晶棒冷卻至室溫后對單晶棒做退火后的電阻率測試。2.如權利要求1所述的一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟3)中的石英片在擺放時，同一行相鄰的兩個石英片與相鄰一行的一個石英片形成等腰三角形。3.如權利要求1所述的一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟6)中急速冷卻時采用風扇進行冷卻。4.如權利要求1所述的一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟8)中測試電阻率時，先用磨石將晶棒頭部橫切面上的氧化物磨除并擦拭干凈。5.如權利要求1所述的一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，其特征在于，所述步驟8)中采用測試電阻率的方法為四探針電阻測試儀，對研磨處采取3點測試法O
【專利摘要】本發明公開了一種消除單晶棒氧施主效應對電阻率影響的熱處理工藝，包括以下幾個步驟：1)、將單晶棒編號；2)、將單晶棒擦拭潔凈；3)、將單晶棒依次擺放在石英片上；4)、關閉爐門，經過3.5～4h爐內溫度升至720℃；5)、在720℃內恒溫1～1.5h后停爐；6)打開爐門20％自然冷卻至480℃后爐門全部打開急速冷卻；7)、急速冷卻3小時后取出；8)、電阻率測試。本發明的熱處理工藝，通過對單晶棒進行熱處理可以使得單晶棒的氧施主回到間隙氧狀態，消除氧施主對電阻率測試的影響，從而可以精確測量出單晶棒的真實電阻率，從而可以根據電阻率將單晶棒準確的應用到器件中，從根本上所得到的器件參數將完全偏離原有設定，造成嚴重的質量異常的問題。
【IPC分類】C30B33/02, C30B29/06
【公開號】CN105332061
【申請號】CN201510792057
【發明人】高俊偉, 周紅珍, 牛安加措, 山海明, 史雪瑩, 羅乾
【申請人】陽光能源（青海）有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月17日