[發明專利]一種變堝比的單晶硅生長方法

有效

• 申請號: 201310211852.0
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103305905A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 孫新利
• 申請（專利權）人: 浙江長興眾成電子有限公司
• 主分類號: C30B15/20
• 分類號: C30B15/20;C30B29/06
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 秦曉剛

技術領域

本發明涉及單晶硅片加工制造領域，特別涉及一種單晶硅生長方法。

背景技術

直拉硅單晶生長方法又稱Czochralski法，簡稱CZ法，是把高純度的多晶硅放在石英坩堝內，高溫加熱使其熔化，再利用籽晶及旋轉提拉方法，通過引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾等步驟將單晶硅逐步生長出來。因為過程中使用了石英坩堝，在高溫下石英坩堝與熔融硅接觸反應：Si+SiO₂=2SiO，生成的SiO進入到熔硅中。在晶體生長過程中不可避免引入了氧雜質。

硅中的氧雜質容易團聚，形成氧沉淀，高溫下誘發位錯，層錯等二次缺陷，極大影響器件性能，因此在早期半導體材料的應用中，人們認為氧僅僅是有害雜質，努力降低單晶硅中的氧含量。但是隨著技術進步和研究深入，雜質氧團聚后具有內吸雜的作用，可以吸附重金屬離子，微缺陷等，從而極大降低了器件過程引入的雜質和晶體生長過程的微缺陷密度，減少了器件有源區的雜質及缺陷污染，提高了器件性能。雜質氧不僅具有硅片的內吸雜能力，同時還具有較好的位錯釘扎作用，能夠大大提高硅片的機械強度。

對于一般單晶硅而言，氧含量一般是頭高尾低，逐步下降分布。氧含量過高則容易誘發二次缺陷，氧濃度過低則內吸雜作用不明顯。不同氧濃度的硅片在制作器件過程因為內吸雜作用及誘發缺陷情況不一致導致器件特性具有一定的差異性，影響器件制作的對檔性和一致性。因此軸向氧含量一致性較強的單晶硅片能夠有效提高器件一致性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種單晶硅生長方法，有效提高單晶硅軸向氧含量一致性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種變堝比的單晶硅生長方法，單晶硅在坩堝中生長，其特征在于：待單晶硅進入等徑生長后，調整坩堝堝比不斷增加，進行變堝比單晶硅生長。

優選的，在單晶硅生長過程中，單晶硅長度百分比與堝比增加百分比的關系為：

單晶硅長度百分比??堝比增加百分比

優選的，在單晶硅生長過程中，選擇高純氬氣作為保護氣體，高純氬氣流量為20～120slpm。

優選的，在單晶硅生長過程中，晶體轉速為10～25rpm。

優選的，在單晶硅生長過程中，坩堝轉速為4～12rpm。

上述所述的堝比為坩堝上升速率比上晶體提拉速率，簡稱堝比。本發明通過變堝比可以緩慢提高單晶界面生長液位，有效加速熔體自然熱對流，保持熔體中氧含量濃度，有效提高單晶硅軸向氧含量一致性，操作方便，適合工業化生產。

本發明的優點：

1、本發明采用變堝比的單晶生長方法，操作實現簡單；

2、本發明與實際生產兼容性強，易于產業化；

3、本發明生長的單晶軸向均勻性好，（Oimax-Oimin）/Oimax<8%。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。

實施實例1：

采用CG6000型單晶爐，16寸熱場，多晶投料25kg，拉制單晶硅頭部目標電阻率35歐姆厘米，單晶硅型號N型，單晶硅大小為4寸。采用恒壓40torr，氬氣流量40slpm，坩堝轉速5rpm，晶體轉速12rpm。

具體步驟如下：

（1）清潔熱場、單晶爐、石英坩堝；

（2）將多晶及摻雜劑小心放入石英坩堝；

（3）封閉單晶爐，用氬氣多次沖洗單晶爐并抽真空，檢驗真空漏率；

（4）打開氬氣流量，開啟加熱器進行加溫，熔化多晶硅；

（5）待多晶完全熔化，下調加熱器功率，保持熔體熔化狀態1450攝氏度；

（6）按照設定工藝進行引晶、放肩、轉肩、等徑、收尾；

（7）收尾后晶體以150mm/h速率旋轉上提，冷卻時間為4小時。

步驟（6）中堝比變化情況如下：