[發明專利]一種用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜裝置及摻雜方法

有效

• 申請號: 201911264374.3
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN112941617B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王萬華;李超;鄭沉;崔彬;李英濤;方峰
• 申請（專利權）人: 有研半導體硅材料股份公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/06
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

本發明公開了一種用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜裝置及摻雜方法。該摻雜裝置由透明的石英玻璃制成，包括固定支架、盛銻的石英杯和底托；所述固定支架包括固定環和連接桿，該固定環為圓形，固定環上設有缺口，并通過該缺口插接固定在籽晶夾頭上方；所述石英杯的上部為圓筒形，下部為漏斗形且由五個小漏斗構成；所述石英杯的上端開口，下端在每個小漏斗底部設有通孔；所述底托由四根圓柱形石英棒構成，各個石英棒相互對稱地連接在石英杯的外壁上。本發明的摻雜裝置在摻雜過程中優點在于：可以直接固定在籽晶夾頭上方，不用拆裝籽晶和連接器，石英杯下部有五個通孔，縮短了摻雜的時間；底托石英棒下端與石英杯下端的距離固定，提高摻雜穩定性。

技術領域

本發明涉及一種用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜裝置及摻雜方法，屬于直拉單晶硅技術領域。

背景技術

目前，半導體硅材料可分為重摻硅單晶和輕摻硅單晶。單晶的電阻率值是由被選擇的摻雜元素的摻入量來確定的，摻雜元素的摻入量越大，單晶的電阻率越低。摻入量很大的單晶，稱為重摻硅單晶；反之，摻雜元素的摻入量少，則稱為輕摻硅單晶。

其中，重摻硅單晶是最為理想的外延襯底材料，其市場需求量不斷增加。重摻硅單晶用于制造超大規模集成電路開關電源肖特基二極管和場控高頻電力電子器件特殊電子器件?，F代電網控制系統，要求集成電路體積小、轉換快、耐高壓，軍事控制、制導的電路，要求抗高頻能力強、體積小，重摻硅單晶產品是首選產品，是我國國民經濟發展、國防等特殊行業急需的新材料。

而拉制重摻硅單晶時，需要摻入的量比較大。目前主要的攙雜劑是砷、磷、銻，均具有很強的揮發性，它們產生的揮發物對人體和環境都存在著極強的傷害。以Sb摻雜劑為例，正在吸引著眾多材料廠家的關注。但Sb蒸氣壓較高極易揮發，無法通過共熔的方式進行摻雜。之前有通過將Sb燒結于籽晶下部，但燒結過程復雜、費用較高。因此，在拉制重摻Sb硅單晶時，一般都通過鐘罩方式進行摻雜。

目前生產中所用的摻雜裝置的結構如圖1所示，石英鐘罩3通過鏈接鉤2固定在籽晶夾頭1上。而采用該摻雜裝置進行摻雜時存在一些缺點：

1、安裝摻雜裝置時，需拆下籽晶將摻雜裝置懸掛于籽晶重錘上；摻雜完畢之后需重新拆下摻雜裝置并裝回籽晶；這不僅僅增加了操作的時間，而且增大了籽晶被沾污的可能；石英杯下部只有一個通孔摻雜緩慢。

2、下降摻雜裝置進行摻雜時，如果摻雜裝置的底端離熔體液面太遠，會使摻雜劑飛濺；如果離熔體液面太近，可能導致摻雜裝置底部浸入熔體中，造成摻雜劑更大程度的噴濺，降低摻雜效率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜裝置，改變傳統摻雜裝置的弊端，使摻雜方法更加簡潔、安全，摻雜位置更加精確，提高摻雜效率。

本發明的另一目的在于提供一種使用所述摻雜裝置用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于重摻銻直拉單晶硅的摻雜裝置，該裝置由透明的石英玻璃制成，包括固定支架、盛銻的石英杯和底托；

所述固定支架包括固定環和連接桿，該固定環為圓形，固定環上設有缺口，并通過該缺口插接固定在籽晶夾頭上方；

所述石英杯的上部為圓筒形，下部為漏斗形且由五個小漏斗構成；所述石英杯的上端開口，下端在每個小漏斗底部設有通孔；

優選地，所述石英杯的圓筒形部分的外徑為100mm，內徑為94mm，高度為100mm。

優選地，所述通孔直徑為2mm。

優選地，所述底托的石英棒下端與石英杯下端之間的距離為30mm。

一種使用所述摻雜裝置(圖6)生產重摻銻直拉單晶硅的摻雜方法，包括以下步驟：