專利名稱：一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的退火工藝，主要工藝條件為退火過程中石英管通入氮氣加鹽酸的氣體，目的是為了去除爐管內(nèi)及單晶表面金屬離子，提高退火壽命，此方法對于提高單晶少子壽命有一定效果，但也存在不足:退火過程對環(huán)境的要求較高，長期通入HCL氣體造成設(shè)備及廠房多處嚴重腐蝕，給設(shè)備維護保養(yǎng)造成很大困難，同時爐管附件的鐵銹等會在開爐時進入爐管造成二次沾污，單晶少子壽命又會受影響；另外，長期處于鹽酸氣氛環(huán)境中，對于操作人員的健康也有極大損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，尤其適合用于中子輻照摻雜區(qū)熔硅單晶及區(qū)熔氣摻去應(yīng)力單晶的退火。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于，包括以下步驟:(I)腐蝕、沖洗、烘干:將硅單晶用硝酸和氫氟酸進行腐蝕后，用去離子水沖洗后烘干；(2)浸泡:將硅單晶放入五氧化二磷溶液中浸泡；(3)晾干:自然晾干；(4)入爐:將步驟(3)得到的單晶硅放在石英舟中，入熱處理爐；(5)通氣:向爐內(nèi)通入氧氣；(6)退火。所述步驟(2)中五氧化二磷溶液的濃度為5_20mg/mL。所述步驟(2)中的浸泡時間為5_20min。所述步驟(5)中氧氣的氣流量為2L/min。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是:由于采用上述技術(shù)方案，在退火過程中引入五氧化二磷加氧氣來代替常規(guī)工藝中的氮氣加鹽酸氣氛。主要原理是五氧化二磷在單晶表面形成一層保護膜，在高溫退火時能隔絕外部雜質(zhì)對晶體的沾污，達到提高少子壽命的目的，同時，此方法還解決了常規(guī)工藝中鹽酸氣體對于設(shè)備和人員的影響。
具體實施例方式實施例1:1.腐蝕
首先將硅單晶擺放在腐蝕槽中，再向酸槽中加入硝酸，直至酸液沒過單晶，記錄加入的硝酸的量，然后計算所需氫氟酸的數(shù)量(硝酸:氫氟酸=5-8:1)，根據(jù)計算結(jié)果向酸槽中加入氫氟酸，開始腐蝕。腐蝕過程中用四氟塑料棒不斷攪拌單晶，以加快反應(yīng)速度，并使單晶表面腐蝕得更加均勻。2.沖洗腐蝕15 20分鐘，單晶表面變得光亮、無氧化層時，使用專用套圈將單晶迅速提出放置于盛有去離子水的槽中，并用流動的去離子水清洗約20 30分鐘，直到pH試紙測試清洗液PH值呈中性后結(jié)束。3.烘干操作者先將超凈工作臺的托盤鋪上潔凈的“防塵布”，然后戴上一次性手套把腐蝕并清洗干凈的單晶取出，放到超凈工作臺中的托盤上，打開紅外燈開關(guān)，進行烘干。4.浸泡將硅單晶放入濃度為10mg/mL的五氧化二磷溶液中浸泡lOmin。5.晾干將浸泡過五氧化二磷的硅單晶在常溫下自然晾干。6.入爐將晾干的單晶棒用工作車推至熱處理爐前易于裝爐的位置，打開石英管帽，選擇對應(yīng)尺寸的石英舟，并將單晶棒小心擺放在石英舟上，推入至熱處理石英管的恒溫區(qū)內(nèi)，蓋嚴石英管帽。每個石英管可以擺放三個石英舟，根據(jù)單晶直徑，每個石英舟上可以擺放1-7棵單晶棒。開啟氧氣管道閥門并調(diào)節(jié)氣體流量至2L/min，氧氣通入進入石英管內(nèi)。7.退火開啟熱處理爐的電源鍵，中子嬗變摻雜硅單晶、去應(yīng)力硅單晶均按照常規(guī)退火工藝曲線進行退火處理。實驗結(jié)果:通過批量驗證，新工藝下單晶退火后少子壽命較常規(guī)工藝普遍提高50-60%，壽命〈300 μ s的比例由10%降低到4%左右。以上對本發(fā)明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)腐蝕、沖洗、烘干:將硅單晶用硝酸和氫氟酸進行腐蝕，用去離子水沖洗后烘干； (2)浸泡:將硅單晶放入五氧化二磷溶液中浸泡； (3)晾干:自然晾干； (4)入爐:將步驟(3)得到的單晶硅放在石英舟中，入熱處理爐； (5)通氣:向爐內(nèi)通入氧氣； (6)退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于:所述步驟(2)中五氧化二磷溶液的濃度為5-20mg/mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的浸泡時間為5-20min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于:所述步驟(5)中氧氣的氣流量為2L/min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高中子嬗變摻雜或去應(yīng)力硅單晶退火后少子壽命的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)腐蝕、沖洗、烘干將硅單晶用硝酸和氫氟酸進行腐蝕后，用去離子水沖洗后烘干；(2)浸泡將硅單晶放入五氧化二磷溶液中浸泡；(3)晾干自然晾干；(4)入爐將步驟(3)得到的單晶硅放在石英舟中，入熱處理爐；(5)通氣向爐內(nèi)通入氧氣；(6)退火。本發(fā)明的有益效果是減少了退火過程中金屬離子對單晶的沾污，提高了單晶少子壽命。
文檔編號H01L21/261GK103165421SQ20131005826
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月25日
發(fā)明者王剛, 王彥君, 張雪囡 申請人:天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司