直拉單晶硅碳含量的宏觀控制

碳含量的宏觀控制碳原子在硅單晶中處于替位狀態(tài)，直拉硅單晶碳濃度在5X1016個(gè)/厘米3至3X1017個(gè)/厘米3。直拉單晶硅中碳的主要來(lái)源有兩個(gè)：原料：多晶硅含碳量一般為1X1016個(gè)/厘米3至3X1016個(gè)/厘米3；熱場(chǎng)系統(tǒng)：石墨器件和氬氣中殘留的氧在高溫下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。C+O2=2CO C+O2=CO22CO+O2=2CO2 2CO=CO2+C石英坩蝸在高溫下和石墨反應(yīng)SiO2+2C=SiC+CO2SiO+2C=SiC+CO2從以上反應(yīng)可以看出，在高溫下，碳主要以一氧化碳的形成存在，一氧化碳溶入硅中使硅單晶中的氧含量增高。從碳含量來(lái)源可從理論上推知，以下方式可有效降低晶體中碳含量：一、 原料：多晶硅原料中碳含量低為好，多晶硅熔化時(shí)溫度不要太高，盡量控制(減弱)反應(yīng) SiO2+2C=SiC+CO2SiO+2C=SiC+CO2的進(jìn)行，減少一氧化碳的生成。二、 在保護(hù)氣氛為氬氣的環(huán)境下拉晶時(shí)，氬氣中含氧、碳和水分通過(guò)氣流排到爐外，減少溶入熔硅的量；因而降低氣體所占的壓力可有效控制其含量。因此，結(jié)合實(shí)際工藝的執(zhí)行過(guò)程，針對(duì)碳含量來(lái)源(2)，可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)操作的實(shí)際情況，從宏觀上控制碳含量，但是是否能從根本上控制晶體中碳含量，需要實(shí)際試驗(yàn)來(lái)定論。方法：在裝料時(shí)取出上保溫，待裝料完后對(duì)原料進(jìn)行防護(hù)后加裝上保溫。解釋：通過(guò)實(shí)際觀察主操裝料發(fā)現(xiàn)，在裝料過(guò)程中，裝料服的衣袖不可避免的會(huì)接觸或碰到上保溫，艮即石墨件或石墨氈上的碳渣通過(guò)裝料服的衣袖直接帶入到石英坩蝸中，同時(shí)，由于主操裝料不當(dāng)，導(dǎo)致裝料后導(dǎo)流筒接觸到原料，或是主操反復(fù)的安裝導(dǎo)流筒，在接觸石墨件后沒(méi)有及時(shí)更換一次性手套，直接去接

觸原料導(dǎo)致原料污染，碳含量增加。最后，在裝完料后，主操在安裝封氣條的過(guò)程中，直接將封氣條從原料上方拿過(guò)，同樣可能導(dǎo)致碳渣掉入原料中。以上這些雖然在作業(yè)指導(dǎo)書中有詳細(xì)規(guī)定，但在實(shí)際工序中主操的執(zhí)行力并不到位，加之在裝料過(guò)程中絕大多數(shù)主操在并未進(jìn)行相關(guān)防護(hù)的情況下裝料，不可否認(rèn)這些因素的存在導(dǎo)致晶體碳含量的控制不穩(wěn)定。前期數(shù)據(jù):本人于前期對(duì)此方式裝料下的晶體進(jìn)行了碳含量的跟蹤，由于部分晶體沒(méi)有檢測(cè)數(shù)據(jù)，已刪除，具體見(jiàn)下表:碳含量跟進(jìn)表（以下數(shù)據(jù)為質(zhì)量部檢測(cè)室數(shù)據(jù)）月份晶體編號(hào)碳含量9月SG1009146-3（6.5）7.6E+16SG1009090-3（6.5）2.2E+16SG1009088-3（6.5）3.01E+17SG1009121-3（6.5）3.2E+16SG1009153-4（6.5）1.9E+16SG1009142-5（6.5）1E+17SG1010110-3（6.5）12.4FB1010092-4（8）2.1SG1010096-4（6.5）7.81010098-41.00E+161010090-71.30E+1610月1010105-72.90E+161010112-94.90E+161010106-89.00E+161010119-81.90E+161010094-78.30E+161010099-91.30E+161010091-95.50E+161010104-89.00E+151010090-88.50E+161010107-81.70E+161010116-98.90E+161010118-85.00E+161010085-87.80E+161010103-102.46E+17

1010088-81.80E+161010094-81.00E+161010113-91.00E+161010086-107.00E+151010099-107.70E+161010115-91.52E+171010094-96.00E+161010105-92.06E+171010094-101.00E+1611月1011096-11.00E+161011118-16.40E+161011117-15.20E+161011103-19.00E+161011108-18.80E+161011081-12.34E+171011110-11.00E+161011111-15.00E+151011112-25.20E+161011096-22.00E+161011094-21.01E+171011106-21.60E+171011114-29.50E+161011115-27.30E+161011118-21.66E+171011110-31.06E+171011088-39.60E+161011081-31.89E+171011111-41.34E+171011103-41.05E+17合計(jì)54爐6.95E+16改進(jìn)：如果通過(guò)以上方法，即在裝料時(shí)取出上保溫，存在不方便，同時(shí)在裝料完對(duì)料進(jìn)行防護(hù)比較難，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致在防護(hù)過(guò)程