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/厘米3至3X1017個/厘米3。直拉單晶硅中碳的主要來源有兩個：原料：多晶硅含碳量一般為1X1016個/厘米3至3X1016個/厘米3；熱場系統(tǒng)：石墨器件和氬氣中殘留的氧在高溫下進行化學(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，多晶硅熔化時溫度不要太高，盡量控制(減弱)反應(yīng) SiO2+2C=SiC+CO2SiO+2C=SiC+CO2的進行，減少一氧化碳的生成。二、 在保護氣氛為氬氣的環(huán)境下拉晶時，氬氣中含氧、碳和水分通過氣流排到爐外，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)合實際工藝的執(zhí)行過程，針對碳含量來源(2)，可以結(jié)合現(xiàn)場操作的實際情況，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，需要實際試驗來定論。方法：在裝料時取出上保溫，待裝料完后對原料進行防護后加裝上保溫。解釋：通過實際觀察主操裝料發(fā)現(xiàn)，在裝料過程中，裝料服的衣袖不可避免的會接觸或碰到上保溫，艮即石墨件或石墨氈上的碳渣通過裝料服的衣袖直接帶入到石英坩蝸中，同時，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，在接觸石墨件后沒有及時更換一次性手套，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程中，直接將封氣條從原料上方拿過，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)書中有詳細規(guī)定，但在實際工序中主操的執(zhí)行力并不到位，加之在裝料過程中絕大多數(shù)主操在并未進行相關(guān)防護的情況下裝料，不可否認這些因素的存在導(dǎo)致晶體碳含量的控制不穩(wěn)定。前期數(shù)據(jù):本人于前期對此方式裝料下的晶體進行了碳含量的跟蹤，由于部分晶體沒有檢測數(shù)據(jù)，已刪除，具體見下表:碳含量跟進表（以下數(shù)據(jù)為質(zhì)量部檢測室數(shù)據(jù)）月份晶體編號碳含量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54爐6.95E+16改進：如果通過以上方法，即在裝料時取出上保溫，存在不方便，同時在裝料完對料進行防護比較難，同時可能會導(dǎo)致在防護過程