人工晶体学报

作者：芮阳, 王忠保, 盛旺, 倪浩然, 熊欢, 邹啟鹏, 陈炜南, 黄柳青, 罗学涛

单位：1.宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司,宁夏半导体级硅晶圆材料工程技术研究中心,银川 750021; ；2.厦门大学材料学院,厦门市电子陶瓷材料与元器件重点实验室,厦门 361005; ；3.厦门大学深圳研究院,深圳 518063

关键词：半导体级单晶硅,氧含量,有限元分析,热屏结构,温度场,流场,

基金：宁夏回族自治区重点研发计划(2022BFE02007);深圳市基础研究面上项目(JCYJ20210324121813037)

半导体级单晶硅是芯片的基础核心材料,其晶体的氧含量分布对晶圆品质有重要影响。通过优化提拉单晶炉的热屏结构可有效控制晶体生长过程中的氧含量分布,但难以通过实验探究其内在影响机制。本文采用ANSYS有限元分析,研究了热屏结构对200 mm半导体级直拉单晶硅氧含量分布的影响。针对一段式、二段式两种典型的商用单晶炉热屏结构,模拟了拉晶初期(300 mm)、中期(800 mm)、末期(1 000 mm)三个等径阶段的温度场、流场分布,固液界面温度梯度及径向氧含量分布。计算结果表明,与二段式热屏相比,一段式热屏的熔体温度场均一性较好,固液界面的温度梯度较小。此外,一段式热屏的氩气流场有利于熔体自由表面上方SiO气体挥发和减弱熔体的剪切对流,使固液界面前端向晶体扩散的氧减少。因此,一段式热屏的固液界面径向氧含量分布均匀性较好且晶体中的氧含量较低。

来源：2023年第6期

《人工晶体学报》期刊编辑部

查看人工晶体学报杂志2023年第6期