[發明專利]單晶硅的制造方法

有效

• 申請號: 201380064654.4
• 申請日: 2013-11-11
• 公開（公告）號: CN104854266A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 添田聰;中野真二
• 申請（專利權）人: 信越半導體株式會社
• 主分類號: C30B15/22
• 分類號: C30B15/22;C30B29/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 謝順星;張晶

技術領域

本發明涉及一種通過切克勞斯基單晶生長法(Czochralski?Method，以下簡稱為CZ法)進行的單晶制造方法。

背景技術

近年來，MOS功率半導體的需求不斷增加，作為用于其的基板，以高濃度摻雜銻(Sb)、砷(As)、紅磷(P)等揮發性摻雜物的低電阻率的N型單晶硅基板的開發變得重要。單晶硅基板是通過對主要由CZ法制造的單晶硅棒進行切割而得到的。

在通過CZ法制造單晶硅的情況下，首先在腔室內的石英坩堝中填充多晶硅等原料，在其中添加摻雜物，將其用加熱器加熱做成原料熔融液后，從腔室上部使保持在籽晶架上的籽晶原料熔融液接觸，一邊旋轉籽晶一邊緩慢提起，由此使單晶不斷生長。

在單晶生長時，如圖3所示，在使單晶擴大至所希望的直徑的同時形成錐部，在擴大至所希望的直徑后，在控制提起速度及原料熔融液溫度的同時不斷形成直體部。

但是，在這樣的CZ法中制造以高濃度摻雜有摻雜物的單晶非常困難。尤其是從錐部至快要形成直體部時發生有錯位化的情況非常多，不僅生產效率差，而且在最壞的情況下也存在不能得到單晶的情況。

針對該問題，已知一種通過在形成錐部時使錐角以至少兩個階段增大的方式變化來抑制有錯位化的方法(參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利公開2009-292659號公報

發明內容

(一)要解決的技術問題

這里所稱的錐角如圖2所示，是指單晶硅的成長方向A與錐部17的側面構成的角θ。但是，圖2是表示錐部的側面的概要的圖，錐部側面的截面形狀并不一定如圖2那樣成為直線，θ根據側面的位置而變化。

但是，在上述專利文獻1的方法中，在制造上述那樣的低電阻率(尤其是0.05Ωcm以下)、結晶方位(100)的N型單晶硅時，存在不能充分地抑制有錯位化這樣的問題。

此外，為了抑制有錯位化，也有在錐成形工序中經驗性地減慢提起速度，形成使錐形角度減小的錐部的情況。但是，若減小錐形角度，則錐部的高度增加，重量增加至通常的近三倍，成品率/生產率降低。

本發明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠不會降低成品率和生產率地減少錐部的形成工序中的有錯位化的低電阻率且結晶方位(100)的N型單晶硅的制造方法。

(二)技術方案

為了實現上述目的，根據本發明，提供一種單晶硅的制造方法，其是使籽晶與收納于坩堝內并添加有摻雜物的原料熔融液接觸，在形成錐部后，接著形成直體部，從而使電阻率為0.05Ωcm以下且結晶方位(100)的N型單晶硅生長的基于切克勞斯基單晶生長法的單晶硅的制造方法，其特征在于，在所述錐部的形成過程中，調整θ的同時形成所述錐部，使在將從所述單晶硅的直徑方向觀察時的所述單晶硅的成長方向與所述錐部的側面所構成的錐角設為θ，將所述錐部的側面的長度設為L時，θ為25°以上45°以下的區域的長度總和相對于該長度L為20％以下。

若為這樣的制造方法，則由于在抑制錐部的高度增加的同時，能夠減小在錐部形成過程中尤其容易導致有錯位化的錐角θ為35.2°的區域，因此能夠不降低成品率和生產率地切實地抑制有錯位化。

此時，作為所述摻雜物，可以使用Sb、As、P中任意一種。

若這樣做，則能夠得到摻雜有所希望的摻雜物的N型單晶硅。

此外，在所述錐部的形成過程中，優選通過使所述單晶硅的提起速度降低或者使所述坩堝的旋轉速度變化來進行所述錐角θ的調整。

若這樣做，則因為可以使提起速度或坩堝的旋轉速度響應性良好地變化，所以能夠容易地調整錐角θ。

此外，優選地，在所述錐部形成的后半，通過使所述單晶硅的提起速度降低或者使所述坩堝的旋轉速度變化，將所述錐角θ保持為大于45°的角度。

若這樣做，不但如上述那樣能夠容易地調整錐角θ，而且能夠減小錐部的高度，削減形成時間，因此能夠提高成品率和生產率。

此外，在所述單晶硅生長時，可以對所述原料熔融液施加中心磁場強度為0.15T以上的水平磁場。

若這樣做，則抑制坩堝內原料熔融液的對流，減小結晶成長界面附近的溫度變動，使被取至結晶的摻雜物的濃度分布均勻化。此外，能夠抑制點缺陷向結晶內的導入。

(三)有益效果