直拉单晶硅碳含量的宏观控制

碳含量的宏观控制碳原子在硅单晶中处于替位状态，直拉硅单晶碳浓度在5X1016个/厘米3至3X1017个/厘米3。直拉单晶硅中碳的主要来源有两个：原料：多晶硅含碳量一般为1X1016个/厘米3至3X1016个/厘米3；热场系统：石墨器件和氩气中残留的氧在高温下进行化学反应。C+O2=2CO C+O2=CO22CO+O2=2CO2 2CO=CO2+C石英坩蜗在高温下和石墨反应SiO2+2C=SiC+CO2SiO+2C=SiC+CO2从以上反应可以看出，在高温下，碳主要以一氧化碳的形成存在，一氧化碳溶入硅中使硅单晶中的氧含量增高。从碳含量来源可从理论上推知，以下方式可有效降低晶体中碳含量：一、 原料：多晶硅原料中碳含量低为好，多晶硅熔化时温度不要太高，尽量控制(减弱)反应 SiO2+2C=SiC+CO2SiO+2C=SiC+CO2的进行，减少一氧化碳的生成。二、 在保护气氛为氩气的环境下拉晶时，氩气中含氧、碳和水分通过气流排到炉外，减少溶入熔硅的量；因而降低气体所占的压力可有效控制其含量。因此，结合实际工艺的执行过程，针对碳含量来源(2)，可以结合现场操作的实际情况，从宏观上控制碳含量，但是是否能从根本上控制晶体中碳含量，需要实际试验来定论。方法：在装料时取出上保温，待装料完后对原料进行防护后加装上保温。解释：通过实际观察主操装料发现，在装料过程中，装料服的衣袖不可避免的会接触或碰到上保温，艮即石墨件或石墨毡上的碳渣通过装料服的衣袖直接带入到石英坩蜗中，同时，由于主操装料不当，导致装料后导流筒接触到原料，或是主操反复的安装导流筒，在接触石墨件后没有及时更换一次性手套，直接去接

触原料导致原料污染，碳含量增加。最后，在装完料后，主操在安装封气条的过程中，直接将封气条从原料上方拿过，同样可能导致碳渣掉入原料中。以上这些虽然在作业指导书中有详细规定，但在实际工序中主操的执行力并不到位，加之在装料过程中绝大多数主操在并未进行相关防护的情况下装料，不可否认这些因素的存在导致晶体碳含量的控制不稳定。前期数据:本人于前期对此方式装料下的晶体进行了碳含量的跟踪，由于部分晶体没有检测数据，已删除，具体见下表:碳含量跟进表（以下数据为质量部检测室数据）月份晶体编号碳含量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合计54炉6.95E+16改进：如果通过以上方法，即在装料时取出上保温，存在不方便，同时在装料完对料进行防护比较难，同时可能会导致在防护过程