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1、硅单晶生长工艺对石英坩埚的主要技术要求,宁波立立电子股份有限公司 田达晰,2,内容,1、杂质元素的含量对石英坩埚使用性能的影响2、石英坩埚的结构对使用性能的影响3、总结,1.1 金属杂质诱生硅晶体中的微缺陷,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 for each element showin
2、g 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),Deansity of OSF induced by Ni,Cu and Fe after
3、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.Phys.28(1989)2413),1.2主要坩埚原料和常用石英坩埚成分比较,6,（1）、国产石英坩埚相当于QC530（standa
4、rd sand)（2）、采用高纯度的天然石英砂或合成石英砂生产满足电子级要求的石英坩埚（减少单晶中的微缺陷密度）（3）、使用合成石英砂制造的坩埚能得到最低的Al、B、碱金属和重金属杂质含量,1.3国产与进口石英坩埚杂质成份比较,8,使用低铝、低硼的原料制造的高纯国产石英坩埚表现出杂质成份批次间变化很不稳定、碱金属杂质含量大的特点，主要原因有：（1）、坩埚生产车间环境控制：普通的环境难以满足稳定高纯坩埚质量的要求（2）、清洗能力不足（3）、与低纯度坩埚混线生产，低品质原料沾污问题难以解决,QC530HS,100X,国产高纯石英坩埚（IOTA-5),进口高纯石英坩埚（低铝、低硼、低碱金属),进口合
5、成料石英坩埚,1.4使用不同品种的石英坩埚、相同拉晶工艺制造的硅片OSF比较,10,2、国产与进口石英坩埚结构比较（坩埚口）,QC530(高温使用98小时）,国产（CGU）（高温使用51小时）,11,2、国产与进口石英坩埚结构比较（三相点以下坩埚壁）,QC530(高温使用98小时）,国产（CGU）（高温使用51小时）,12,2、国产与进口石英坩埚结构比较（坩埚底部拐弯处）,QC530(高温使用98小时）,国产（CGU）（高温使用51小时）,13,2、国产与进口石英坩埚结构比较（内表面方石英层厚度）,国产（CGU）,QC530,14,国产石英坩埚剖面结构：方石英+无泡石英玻璃层+多气泡基体层国产
6、坩埚高温下无泡石英玻璃层会析出大量气泡，导致表面方石英层产生大量开孔气泡，使单晶无位错生长终止，坩埚高温使用寿命大大缩短（很难超过70小时，进口坩埚的寿命大于150小时）因开孔气孔多，采用热涂方法增厚内表面方石英层且全内表面涂布延长坩埚高温使用寿命，寿命延长的同时增加单晶发生气孔的机会,寿命增长有限,15,3、总结,采用高纯度的天然石英砂或合成石英砂才能制造出满足电子级低微缺陷单晶生产要求的石英坩埚高纯电子级石英坩埚生产应采用洁净房，提高清洗能力也是必要的 无泡层高温稳定性是坩埚高温使用寿命的决定因素期待生产出无泡层高温稳定、表面无开口气孔的质量稳定的高纯度的天然石英砂或合成石英砂国产坩埚，满足电子级用户的需要,
