N型單晶硅晶錠及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于在Cz法N型單晶硅硅錠提拉生長(zhǎng)過程，通過緩慢且連續(xù)地向石英坩堝中添加相反導(dǎo)電類型的摻雜元素，提高晶錠中相反導(dǎo)電類型元素的濃度，抵消因分凝引起的熔體中主摻雜元素濃度的快速升高而使晶錠中增多的電子型載流子，從而解決在晶錠生長(zhǎng)末期電阻率快速下降的問題。通過該發(fā)明，可以得到軸向電阻率波動(dòng)小于30Ω?cm的N型單晶硅晶錠。
【專利說明】
N型單晶硅晶錠及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種N型單晶硅晶錠的制造方法，具體涉及通過硼、磷共摻的方式縮小晶錠軸向電阻率波動(dòng)的集成電路級(jí)N型單晶娃晶錠制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)單晶硅生長(zhǎng)過程中，在純硅原料中摻雜VA族元素，使單晶硅中產(chǎn)生自由電子型載流子，從而形成N型半導(dǎo)體單晶硅。由于摻雜元素與硅元素晶格不匹配，在單晶硅生長(zhǎng)過程中存在分凝現(xiàn)象，即摻雜元素結(jié)晶于單晶硅晶錠中的濃度小于熔體(原料)中的濃度，使得摻雜元素在樹禍中的濃度不斷升高，從而使單晶娃晶錠中摻雜元素的濃度也不斷升高，致使單晶硅晶錠生長(zhǎng)末期摻雜元素濃度急劇升高，載流子密度隨之顯著升高，晶錠電阻率急劇下降，晶錠軸向電阻率變化梯度較大。近年來(lái)伴隨著電子元器件尤其是功率器件要求電阻率變化率梯度越來(lái)越小，通過改變摻雜方式來(lái)減小電阻率的變化變得非常重要。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)一般是通過摻雜兩種或兩種以上傳導(dǎo)性相反的ΙΠΑ族或VA族元素來(lái)縮小電阻率的變化。諸如，ΙΠΑ族元素常用作P型單晶硅的主摻雜劑，產(chǎn)生空穴型載流子，主要有硼、鋁、鎵等；VA族元素常用作N型單晶硅晶錠的主摻雜劑，產(chǎn)生電子型載流子，主要是磷元素;借助電子-空穴對(duì)互補(bǔ)原理控制單晶硅中電阻率的變化，在P型單晶硅中摻雜VA族元素來(lái)抑制主摻雜劑濃度升高而導(dǎo)致電阻率降低，反之N型單晶硅中可摻雜ΙΠΑ族元素。其具體操作，通常是將含有兩種相反導(dǎo)電類型摻雜元素的多晶原料一次性直接投入石英坩禍內(nèi)，借助不同元素在單晶硅中具有不同的分凝系數(shù)，調(diào)整單晶硅錠從頭到尾摻雜元素的濃度，即調(diào)整電子型導(dǎo)電類型元素與空穴型導(dǎo)電類型元素的比例或含量，從而使生長(zhǎng)的單晶硅內(nèi)的電阻率控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)。
[0004]例如在P型半導(dǎo)體單晶硅錠中，B元素為主摻雜劑，產(chǎn)生空穴型載流子決定晶錠導(dǎo)電類型，其的分凝系數(shù)約0.7左右;而P元素為副摻雜劑，產(chǎn)生電子型載流子抵消因分凝而增加的空穴型載流子，其的分凝系數(shù)在0.3左右;兩者互補(bǔ)抵消后，剩下的空穴型載流子密度決定晶錠的電阻率。在N型半導(dǎo)體單晶硅錠中，與之相反;P為主摻雜劑，B為副摻雜劑，兩者互補(bǔ)抵消后，剩下的電子型載流子的密度決定晶錠的電阻率。但在N型半導(dǎo)體單晶硅中，由于摻雜劑B元素的分凝系數(shù)約0.7高于主摻雜劑P元素分凝系數(shù)的0.3，若將P元素一次性投入石英坩禍中，雖能起調(diào)節(jié)晶錠整體的電阻率波動(dòng)幅度，提高晶錠利用率。但是一次投入會(huì)造成晶錠新生區(qū)域電阻率突然升高，晶錠軸向電阻率波動(dòng)梯度增大；同時(shí)在晶錠生長(zhǎng)的中后期，由于P元素的分凝較小，致使晶錠中副摻雜劑P元素的濃度過高，電阻率嚴(yán)重升高，反而增大硅錠軸向電阻率波動(dòng)的梯度，不利于大功率器件的應(yīng)用。因而如果我們能采用ΙΠΑ族元素(如:B元素)以新型工藝在縮小N型半導(dǎo)體硅錠軸向電阻率波動(dòng)的幅度的同時(shí)，縮小其波動(dòng)梯度將具有重大意義。
[0005]專利CN201180063344.1和CN201210391297.X曾做出相關(guān)報(bào)道。但兩者均是將主副摻雜元素與多晶硅原料同時(shí)加入到石英坩禍中進(jìn)行升溫熔化。在N型單晶硅晶錠實(shí)際生產(chǎn)過程中，過早的加入磷對(duì)電阻率改善并無(wú)多大作用，因?yàn)锽元素的分凝系數(shù)遠(yuǎn)大于P元素的分凝系數(shù)，隨著硅單晶的生長(zhǎng)，硅熔體中因分凝而導(dǎo)致P元素濃度升高的速率大于B元素，在晶錠生長(zhǎng)的末期會(huì)導(dǎo)致電阻率異常的升高，可見過早加入磷并不是理想的。進(jìn)一步地，在實(shí)際生產(chǎn)中，很難監(jiān)測(cè)摻雜元素的含量，尤以P元素容易揮發(fā)，電阻率很容易偏離目標(biāo)值。
[0006]專利CN201210382987.9報(bào)道了一種提高單晶硅軸向電阻率均勻性的方法，它采用氣相摻雜的方式，改善單晶硅軸向電阻率均勻性。其采用摻雜氣體均為B、P元素的烷類，諸如所述的乙硼烷、磷烷，具在空氣中極易自燃，易爆，劇毒等缺點(diǎn)，安全性極差，使用與處理成本高，可操作性差。同時(shí)，該氣相摻雜過程中氬氣流速度快、流量大，摻雜氣體利用率低且摻雜元素難以有效融入硅熔體中，因而對(duì)硅錠中軸向電阻率波動(dòng)控制能力有限，僅適于電阻率較低的光伏太陽(yáng)能電池使用。
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NN型單晶硅晶錠的制造方法，所獲得的硅錠電阻率較高，且單晶硅軸向電阻率波動(dòng)小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明在采用Cz法提拉生長(zhǎng)N型單晶硅晶錠的過程中，緩慢連續(xù)地向坩禍中添加相反導(dǎo)電類型(空穴型)的副摻雜元素，提高熔體中相反導(dǎo)電類型摻雜元素的濃度，提高晶錠中相反導(dǎo)電類型元素的濃度，抵消因分凝而引起晶錠中主摻雜元素濃度升高而增加的電子型載流子。通過精確控制副摻雜元素的添加量和添加速率，穩(wěn)定新結(jié)晶區(qū)域晶錠中的電子型載流子密度，以穩(wěn)定新結(jié)晶區(qū)域的電阻率，縮小整個(gè)晶錠軸向電阻率波動(dòng)幅度，提高晶錠利用率和晶片電學(xué)性能品質(zhì)。
[0009]進(jìn)一步，所述的主摻雜元素為VA族元素，優(yōu)選磷元素。主要在硅晶錠中提供電子型載流子，使其體現(xiàn)N型半導(dǎo)體特性。
[0010]進(jìn)一步，所述的副摻雜元素為ΙΠΑ族元素，優(yōu)選B元素。主要在硅晶錠中提供空穴型載流子，在N型晶錠中與電子型載流子中和，形成空穴-電子對(duì)而穩(wěn)定下來(lái)。從而降低載流子密度，提高電阻率。
[0011]進(jìn)一步，副摻雜元素的添加速率決定于熔體的結(jié)晶率，即與所生長(zhǎng)晶體的實(shí)時(shí)重量相關(guān)。隨著熔體的不斷結(jié)晶，熔體中引分凝所殘留的主摻雜元素濃度逐漸升高，致使新結(jié)晶的晶錠區(qū)域主摻雜元素濃度升高。結(jié)晶率越高，剩余的恪體越少，殘留的主摻雜元素越多，因而所需的副摻雜元素的量也因適當(dāng)增加。因而副摻雜元素的添加速率決定于熔體的結(jié)晶率。
[0012]本發(fā)明還提供一種N型單晶硅晶錠的制造方法，在Cz法N型單晶硅晶錠提拉生長(zhǎng)過程中，將棒條狀P型硅棒豎立并不斷地浸入硅熔體中，實(shí)現(xiàn)在硅熔體中不斷添加相反導(dǎo)電類型摻雜元素的目的，從而生長(zhǎng)出電阻率變化波動(dòng)較小的N型單晶硅晶錠。P型硅棒浸入硅溶液的速度滿足如下公式
v=l.7+kXm
其中，V為棒條狀P型娃棒豎直向下浸入娃溶體的速度，單位mm/kg， k為修正系數(shù)，單位mm/kg2，其取值范圍為O?0.02 ； m為所生長(zhǎng)的N型晶錠的實(shí)時(shí)重量，單位kg。
[0013]即，N型單晶硅晶錠晶錠每生長(zhǎng)lkg，棒條狀P型硅棒向熔體里浸入(1.7+kXm)mm。
[0014]進(jìn)一步，所述的P型硅棒可由Cz法生長(zhǎng)的P型單晶硅錠切割加工而獲得，其平均電阻率的范圍為0.2Ω.cm?0.3 Ω.cm。單晶娃棒的外形可以為圓柱形、方條形，優(yōu)選20mm X20_ X 200mm 的方條。
[0015]進(jìn)一步，其特征在于所述的N型單晶硅晶錠晶錠電阻率波動(dòng)的幅度不大于30Ω.cm。
[0016]本發(fā)明將具有一定電阻率的P型硅錠材料逐步添加至高溫硅熔體中，通過精確控制其添加速率，逐步增加熔體中空穴型導(dǎo)電類型的元素的濃度，抵消因分凝引起的熔體中主摻雜元素濃度的快速升高而使晶錠中增多的電子型載流子，從而解決在硅錠生長(zhǎng)末期電阻率快速下降的問題。
【具體實(shí)施方式】
[0017]具體而言，本發(fā)明提供一種N型單晶硅晶錠及制造方法，采用一般的Cz法單晶硅生長(zhǎng)爐，多晶硅原料的純度達(dá)到IlN或更高，即集成電路級(jí)多晶硅原料，主摻雜元素為磷元素，升溫化料前一次性加入石英坩禍中，經(jīng)抽真空、升溫化料、引晶、縮頸等工藝進(jìn)入晶體生長(zhǎng)過程。當(dāng)進(jìn)入放肩過程后，將用P型硅錠制作的棒條狀原料，根據(jù)熔體的結(jié)晶率，調(diào)整棒狀原料浸入熔體的速率，直到整個(gè)晶體生長(zhǎng)工藝結(jié)束。所生長(zhǎng)的晶錠經(jīng)切段、取樣測(cè)試，分析晶錠軸向電阻率分布情況。
[0018]實(shí)施例1
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為8 XlO13 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在70?100 Ω.cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)的升溫化料、引晶、縮頸、放肩、轉(zhuǎn)肩等工藝進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.30 Ω 的尺寸為20mm X 20mm X200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面1.7mm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中；S卩k的取值為零，不進(jìn)行速率修正，以1.7mm/kg的速率向溶液中添加。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為104kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱的晶錠總重量為11 lkg。
[0019]對(duì)晶錠切段并取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為73Ω.cm，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠SOKkg的部位測(cè)得電阻率最大值變?yōu)?5 Ω ‘cm，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?0Ω.αιι，軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于25Ω ‘cm。
[0020]分析表明，晶錠在80kg以前，硅錠中P元素濃度升高的速率小于B元素升高的速率，B元素產(chǎn)生的空穴型載流子密度大于P元素增加的電子型載流子密度，從而使得電阻率升高。隨后由于P元素分凝系數(shù)小，B元素分凝系數(shù)大，致使晶錠中P元素的濃度急劇升高，硅錠中P元素濃度升高的速率大于B元素升高的速率，使得B元素產(chǎn)生的空穴型載流子密度小于P元素增加的電子型載流子密度，從而使得電阻率降低。通過緩慢持續(xù)添加副摻雜劑的方式，前期減慢電阻率升高的速率，后期增強(qiáng)電阻率降低的抑制能力。從而降低軸向電阻率波動(dòng)幅度與梯度。
[0021]實(shí)施例2
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為8 XlO13 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在70?100 Ω.cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)的升溫化料、引晶、縮頸、放肩、轉(zhuǎn)肩等工藝進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.30 Ω 的尺寸為20mm X 20mm X200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面(1.7+0.02 XnOmm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中；S卩k的取值為0.02。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為104kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱的晶錠總重量為111 kg。
[0022]對(duì)晶錠切段并取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為73Ω.cm，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠82kg的部位的測(cè)得電阻率最大值變?yōu)?8 Ω._，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?8Ω.αιι，軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于25Ω ‘cm。
[0023]分析表明，進(jìn)行添加速度修正后，82kg之前的部分，電阻率變化稍微增大，后段電阻率的波動(dòng)幅度顯著減小，即軸向單位長(zhǎng)度的電阻率波動(dòng)減小。
[0024]實(shí)施例3
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為8 XlO13 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在70?100 Ω.cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)的升溫化料、引晶、縮頸、放肩、轉(zhuǎn)肩等工藝進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.30 Ω 的尺寸為20mm X 20mm X200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面(1.7+0.0113 Xm)mm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中；S卩k的取值為0.0113。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為104kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱的晶錠總重量為111kg。
[0025]對(duì)晶錠切段并取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為73Ω.cm，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠81kg的部位的測(cè)得電阻率最大值變?yōu)?7 Ω ‘cm，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?3Ω.αιι，軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于24Ω ‘cm。
[0026]實(shí)施例4
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為6.8 X 113 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在85?100 Ω ‘cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)工藝，在進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.28 Ω.cm的尺寸為20mmX 20mmX 200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)IKg則P型硅棒浸入液面(1.7+0.0113 Xm)mm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中，即修正系數(shù)k取0.0113。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為10kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱得晶錠總重量為107kg。
[0027]對(duì)晶錠切段取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為87Ω._，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠80kg的部位測(cè)得最大電阻率變?yōu)?7 Ω ‘cm，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?5 Ω.cm。
[0028]通過晶錠的瞬時(shí)重量進(jìn)一步修正副摻雜元素的添加速率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶錠電阻率的波動(dòng)精確控制，降低晶錠軸向電阻率波動(dòng)幅度與梯度，提高晶錠軸向電阻率的均勻性。
[0029]實(shí)施例5
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為6.8 X 113 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在85?100 Ω ‘cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)工藝，在進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.2 Ω.cm的尺寸為20mm X 20mm X 200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面1.7_的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中，即修正系數(shù)k取O。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為10kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱得晶錠總重量為107kg。
[0030]對(duì)晶錠切段取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為86 Ω._，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠78kg的部位測(cè)得最大電阻率變?yōu)?5 Ω._，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?8 Ω.cm。其軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于17 Ω ‘cm。
[0031 ] 實(shí)施例6
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為6.8 X 113 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在85?100 Ω ‘cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)工藝，在進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.2 Ω.cm的尺寸為20mm X 20mm X 200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面(1.7+0.02 XnOmm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中，即修正系數(shù)k取0.02。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為10kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱得晶錠總重量為107kg。
[0032]對(duì)晶錠切段取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為86Ω._，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠81kg的部位測(cè)得最大電阻率變?yōu)?03 Ω.?，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?8 Ω.cm。其軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于17 Ω ‘cm。
[0033]實(shí)施例7
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為6.8 X 113 atoms/cm3，計(jì)劃生長(zhǎng)電阻率在85?100 Ω ‘cm的N單晶硅硅錠。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)工藝，在進(jìn)入等徑生長(zhǎng)過程，將平均電阻率為0.2 Ω.cm的尺寸為20mm X 20mm X 200mm的P型單晶硅棒豎直插入石英坩禍中，使P型硅棒下端接觸熔體液面。通過稱重傳感器測(cè)量晶錠的瞬時(shí)重量，控制P型硅棒以硅錠每生長(zhǎng)Ikg則P型硅棒浸入液面(1.7+0.0121 XnOmm的速率，將P型硅棒中的B元素融入硅熔體中，即修正系數(shù)k取0.0121。當(dāng)所生長(zhǎng)的N型硅晶錠重量為10kg時(shí)，開始進(jìn)行收尾。經(jīng)降溫冷卻后，稱得晶錠總重量為107kg。
[0034]對(duì)晶錠切段取樣，對(duì)其電阻率進(jìn)行測(cè)試得，等徑段晶錠的頭部電阻率為86Ω._，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在晶錠81kg的部位測(cè)得最大電阻率變?yōu)?6 Ω._，而在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?6 Ω.cm。其軸向電阻率波動(dòng)的幅度小于等于10 Ω ‘cm。
[0035]比較例I
采用CZ法生長(zhǎng)8英寸〈100〉方向的N型單晶硅晶錠。在石英坩禍中加入120kg含有磷元素的集成電路級(jí)多晶硅原料，原料中磷元素的初始濃度為5.9 X 113 atoms/cm3。按照常規(guī)的Cz法單晶硅生長(zhǎng)工藝，生長(zhǎng)N型單晶硅晶錠。與實(shí)施例1 一樣對(duì)晶錠切段取樣測(cè)試電阻率，等徑段晶錠的頭部電阻率為99 Ω ‘cm，沿著晶體生長(zhǎng)的方向，在等徑段的尾部電阻率變?yōu)?5Ω -cm。晶錠頭尾電阻率差值達(dá)到72Ω wm，晶錠軸向電阻率波動(dòng)梯度大，晶錠品質(zhì)差、利用率低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于，在N型單晶硅晶錠提拉生長(zhǎng)過程中，將棒條狀P型硅棒不斷浸入硅熔體中，生長(zhǎng)出軸向電阻率波動(dòng)較小的N型單晶硅晶錠，P型硅棒浸入硅熔體的速度滿足如下公式v=l.7+k Xm 其中，V為棒條狀P型娃棒豎直向下浸入娃恪體的速度，單位mm/kg； k為修正系數(shù)，單位mm/kg2 ； m為所生長(zhǎng)的N型晶錠的實(shí)時(shí)重量，單位kg; 即，N型單晶硅晶錠每生長(zhǎng)lkg，棒條狀P型硅棒向熔體里浸入(1.7+k Xm)mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的公式中系數(shù)k的取值范圍為O?0.02。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的P型硅棒平均電阻率的范圍為0.2 Ω.cm~0.3 Ω.cm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的P型硅棒經(jīng)由P型單晶硅晶錠切割加工而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的棒條狀P型娃棒可以為圓柱形、方條形。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的棒條狀P型娃棒的尺寸優(yōu)選20mm X 20mm X 200mm ο7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的N型單晶硅晶錠的制造方法，其特征在于所述的N型單晶硅晶錠軸向電阻率波動(dòng)的幅度不大于30 Ω.αιι。
【文檔編號(hào)】C30B15/04GK105951173SQ201610364925
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】李秦霖, 劉浦鋒, 宋洪偉, 陳猛
【申請(qǐng)人】上海超硅半導(dǎo)體有限公司