磁场中直拉硅单晶的生长(三)

   五.、工艺

    MCZ法有许多优越性:

    1.磁致粘滞性控制了流体的运动，大大地减少了机械振动等原因造成的熔硅掖面的抖·动，也减少了熔体的温度波动;

    2.控制了溶硅与石英柑祸壁的反应速率，增大氧官集层的厚度，以达到控制含氧量的目的。与常规CZ单晶相比，最低氧浓度可降低一个数量级;

    3.有效地咸少或消除杂质的微分凝效应，使各种杂质分布均匀，减少生长条纹;

    4.减少了由氧引起的各种缺陷;

    5.由于含氧量可控，晶体的屈服强度可控制在某一范月内，.从而减小了片子的翘曲;

    6.尤其是硼等杂质沽污少，可使直拉硅单晶的电阻率得到大幅度的提高；

    7.氧分布均匀，满足了LSI和VLSI的要求。

    日本索尼公司铃木等人采用TMCZ装置，从4.5公斤的熔体中，以15微米/秒的拉速生长了直径76毫米的无位错硅单晶。掺杂剂分别为硼、磷和锑。晶体的生长方向为<100>和(<111>。他们发现，施加至少1500高斯的磁场，就能显著地抑制熔融硅的热对流和温度波动。用Dash法腐蚀硅片表明，外加磁场减少了由热对流引起的生长条纹，用本方法生长的晶体，氧浓度为1x10"原子/厘米”，比常规 CZ硅的氧浓度降低了一个数量级。高阻MCZ硅单晶的径向电阻率不均匀性比FZ硅单晶的低。例如:70欧姆厘米的MCZ晶体，其电阻率不均匀性小于10%，而相同电阻率的FZ晶体，其电阻率不均匀性为20%。据Gatos说，索尼公司的MCZ硅单晶，其径向电阻率不均匀性小于1% 。由此可知，就径向电阻率不均匀性来说，MCZ硅可与NTD硅媲美。

      日本电信电话公社武藏野电气通信研究所星川采用VMCiZ设备，从3.5公斤的熔融硅中生长出直径80毫米的单晶。掺杂剂为磷，晶向<100>，电阻率2 - 4欧姆一厘米。晶体与增锅分别以15转/分和5转/分的速率同向旋转。拉速约为1.0毫米/分。

    圆筒形螺线管内径380毫米、外径580毫米、高250毫米、重量约80公斤，可产生2000高斯的磁场强度。钳祸内径150毫米、高120毫米。实验表明，在有轴对称垂直磁场的情况下，可生长无条纹、掺杂剂浓度微观均匀的CZ硅晶体。发现，当磁场强度大于1000高斯时，可成功地抑制熔硅的热对流。通过改变晶体和柑涡的旋转条件，生长晶体的氧浓度可控制在2 x 10的17次方至10的18次方原子/厘米的3次方”范围内。