硅單晶生長(zhǎng)工藝對(duì)石英坩堝的主要技術(shù)要求

1、1第1頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六內(nèi)容1、雜質(zhì)元素的含量對(duì)石英坩堝使用性能的影響2、石英坩堝的結(jié)構(gòu)對(duì)使用性能的影響3、總結(jié)2第2頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六1.1 金屬雜質(zhì)誘生硅晶體中的微缺陷Photographs of preferentially etched wafers and optical micrographs of surface defects induced by Ni, Cu and Fe at a surface concentration of about 11013 atoms/cm2. Left side f

2、or each element showing shallow pits formation: annealed at 1150oC for 1 hour in N2 after contamination and right side showing OSF formation: additionally oxidized at 1000oC for 16 hours in dry O2 after the shallow pits formation（Masataka Hourai et al, J. Appl. Phys. 28(1989)2413)第3頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20

3、日，1點(diǎn)24分，星期六 Deansity of OSF induced by Ni, Cu and Fe after the 2 step anneal(annealed at 1150oC for 1 hour in N2 after surface contamination, additionally oxidized at 1000oC for 16 hours in dry O2 ) for OSF formation as a function of the surface metal concentration(Masataka Hourai et al, J. Appl. Ph

4、ys. 28(1989)2413)第4頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六1.2主要坩堝原料和常用石英坩堝成分比較第5頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六 （1）、國(guó)產(chǎn)石英坩堝相當(dāng)于QC530（standard sand)（2）、采用高純度的天然石英砂或合成石英砂生產(chǎn)滿足電子級(jí)要求的石英坩堝（減少單晶中的微缺陷密度）（3）、使用合成石英砂制造的坩堝能得到最低的Al、B、堿金屬和重金屬雜質(zhì)含量6第6頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六1.3國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口石英坩堝雜質(zhì)成份比較第7頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六 使用低

5、鋁、低硼的原料制造的高純國(guó)產(chǎn)石英坩堝表現(xiàn)出雜質(zhì)成份批次間變化很不穩(wěn)定、堿金屬雜質(zhì)含量大的特點(diǎn)，主要原因有：（1）、坩堝生產(chǎn)車間環(huán)境控制：普通的環(huán)境難以滿足穩(wěn)定高純坩堝質(zhì)量的要求（2）、清洗能力不足 （3）、與低純度坩堝混線生產(chǎn)，低品質(zhì)原料沾污問(wèn)題難以解決8第8頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六QC530HS 100X國(guó)產(chǎn)高純石英坩堝（IOTA-5)進(jìn)口高純石英坩堝（低鋁、低硼、低堿金屬)進(jìn)口合成料石英坩堝1.4使用不同品種的石英坩堝、相同拉晶工藝制造的硅片OSF比較第9頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六2、國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口石英坩堝結(jié)構(gòu)比較（坩堝口）QC53

6、0 (高溫使用98小時(shí)）國(guó)產(chǎn)（CGU）（高溫使用51小時(shí)）10第10頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六2、國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口石英坩堝結(jié)構(gòu)比較（三相點(diǎn)以下坩堝壁）QC530(高溫使用98小時(shí)）國(guó)產(chǎn)（CGU）（高溫使用51小時(shí)）11第11頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六2、國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口石英坩堝結(jié)構(gòu)比較（坩堝底部拐彎處）QC530(高溫使用98小時(shí)）國(guó)產(chǎn)（CGU）（高溫使用51小時(shí)）12第12頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六2、國(guó)產(chǎn)與進(jìn)口石英坩堝結(jié)構(gòu)比較（內(nèi)表面方石英層厚度）國(guó)產(chǎn)（CGU）QC53013第13頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月2

7、0日，1點(diǎn)24分，星期六 國(guó)產(chǎn)石英坩堝剖面結(jié)構(gòu)：方石英+無(wú)泡石英玻璃層+多氣泡基體層國(guó)產(chǎn)坩堝高溫下無(wú)泡石英玻璃層會(huì)析出大量氣泡，導(dǎo)致表面方石英層產(chǎn)生大量開(kāi)孔氣泡，使單晶無(wú)位錯(cuò)生長(zhǎng)終止，坩堝高溫使用壽命大大縮短（很難超過(guò)70小時(shí)，進(jìn)口坩堝的壽命大于150小時(shí)）因開(kāi)孔氣孔多，采用熱涂方法增厚內(nèi)表面方石英層且全內(nèi)表面涂布延長(zhǎng)坩堝高溫使用壽命，壽命延長(zhǎng)的同時(shí)增加單晶發(fā)生氣孔的機(jī)會(huì), 壽命增長(zhǎng)有限14第14頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，1點(diǎn)24分，星期六3、總結(jié)采用高純度的天然石英砂或合成石英砂才能制造出滿足電子級(jí)低微缺陷單晶生產(chǎn)要求的石英坩堝高純電子級(jí)石英坩堝生產(chǎn)應(yīng)采用潔凈房，提高清洗能力也是必要的 無(wú)泡