刘 燕

(中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220)

无位错区熔硅单晶生长过程中，如果采用的工艺不适合，或者操作不当，在多晶硅棒的固液交界面的边缘容易留下不熔化的小柱状体，通常称为“硅刺”，如图1 所示。硅刺一旦形成，由于其吸热慢，散热快，便不容易熔化，随着区熔过程的进行，迅速长大，无法再熔化，直至触到加热线圈，导致中途停炉。特别是生长75 mm(3 英寸)以上直径的单晶，如果不采取有效措施，几乎难以正常生长单晶。本文就通过对FZ 硅单晶生长过程中，经常出现的“硅刺”现象进行研究，着重分析了“硅刺”产生的原因，并采用了有效防止“硅刺”产生的措施。

图1 多晶边缘出现硅刺

1 “硅刺”形成的原因

(1)多晶表面加工不规则，棱突较大的位置容易形成“硅刺”。生长单晶时为了顺利成晶，避免生成“硅刺”，通常要将多晶硅棒表面加工成规则光滑的表面，但往往由于经济方面的原因，加工程序简化，加工后经常留下明显的不规则棱和麻坑，如图2 所示。在多晶熔化过程中，多晶料的棱突出的位置，所接受的电磁也弱，吸热少，而散热却比较快，很快便形成“硅刺”。

(2)多晶棒装料不正，也容易形成硅刺。由于所使用的多晶棒制备的原因，往往有一定的弯曲，因此装料时不容易装的很正，生长过程中多晶旋转时，相对于磁场中心偏远的部分容易生长成“硅刺”。

图2 多晶表面的棱突和麻坑

(3)操作不当时也易生成“硅刺”。生长单晶时，使用的加热功率不准确，偏高或偏低，使得多晶硅的熔化界面不适合磁场的要求，不能均匀流畅的使多晶熔化，在不均匀的部位，极易留下不化的硅晶体，这种小晶体受磁面积小不容易产生热，而且会增加散热，因此也易形成“硅刺”。……