[發(fā)明專(zhuān)利]一種重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011542745.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112779601B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李英濤;王萬(wàn)華;皮小爭(zhēng);崔彬;吳志強(qiáng);劉斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 有研半導(dǎo)體硅材料股份公司;山東有研半導(dǎo)體材料有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C30B29/06
• 分類(lèi)號(hào): C30B29/06;C30B15/00
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

本發(fā)明公開(kāi)了一種重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法。采用CZ直拉法，包括抽真空、檢漏、熔料、摻雜、穩(wěn)定、引晶、放肩、等徑、收尾工序；其特征在于，在放肩階段采用氬氣吹掃單晶硅肩部表面，在單晶棒周?chē)O(shè)置多個(gè)氬氣管道，氬氣的吹入方向與單晶棒軸向之間的夾角為20°～25°，所述氬氣管道的出氣口位于水冷體下方100mm～120mm處；放肩結(jié)束后關(guān)閉來(lái)自氬氣管道的氬氣。本發(fā)明所需要裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便易實(shí)現(xiàn)，放肩成功率可達(dá)90％以上，極低電阻比例≥91.3％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法，屬于直拉硅單晶生長(zhǎng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

重?fù)缴?As)硅單晶片是理想的外延襯底材料。砷摻雜硅單晶的電阻率值是由摻雜元素砷的摻入量來(lái)確定的，砷的摻入量越大，硅單晶的電阻率越低。

當(dāng)前市場(chǎng)對(duì)于電阻率低于0.003Ω·cm的直拉重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的需求越來(lái)越多。然而電阻率極低的重?fù)缴橹崩鑶尉У纳a(chǎn)是極其困難的，其中原因之一是，在生產(chǎn)電阻率極低的重?fù)缴橹崩鑶尉r(shí)，硅熔體中砷的濃度很高，高濃度的砷使熔硅表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的揮發(fā)現(xiàn)象，揮發(fā)產(chǎn)生的砷顆粒容易掉落回硅熔體中導(dǎo)致無(wú)位錯(cuò)生長(zhǎng)過(guò)程終止，導(dǎo)致硅單晶成晶率的降低。

用于直拉重?fù)缴楣鑶尉У腃Z單晶爐的組成主要由四部分組成：1、爐體：包括石英坩堝、石墨坩堝(用來(lái)支撐石英坩堝)、加熱及絕熱部件、爐壁等。2、單晶/坩堝拉升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：包括籽晶夾頭、鋼絲繩及提升旋轉(zhuǎn)裝置；3、氣氛及壓力控制系統(tǒng)：包括氬氣流量控制、真空系統(tǒng)及壓力自動(dòng)控制閥等；4、控制系統(tǒng)：傳感器、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。目前業(yè)界生長(zhǎng)重?fù)缴榈妥韫鑶尉н€是沿用副室氬氣及流向作為主要拉晶條件，針對(duì)其流量大小作為工藝窗口。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法，能夠有效提高放肩成功率以獲得極低電阻的硅單晶。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法，采用CZ直拉法，包括抽真空、檢漏、熔料、摻雜、穩(wěn)定、引晶、放肩、等徑、收尾工序；其中，在放肩階段采用氬氣吹掃單晶硅肩部表面，在單晶棒周?chē)O(shè)置多個(gè)氬氣管道，氬氣的吹入方向與單晶棒軸向之間的夾角為20°～25°，所述氬氣管道的出氣口位于水冷體下方100mm～120mm處；放肩結(jié)束后關(guān)閉來(lái)自氬氣管道的氬氣。

優(yōu)選地，所述氬氣管道為2～6根，對(duì)稱(chēng)分布在單晶棒周?chē)?/p>

優(yōu)選地，所述氬氣管道的氬氣流量為5～20slpm。氬氣流量過(guò)小不能及時(shí)帶走單晶硅肩部表面處的高濃度砷及SiO的揮發(fā)物，氬氣流量過(guò)大的話(huà)會(huì)引起晶體晃動(dòng)。氬氣管道中的氬氣流量?jī)?yōu)選為5～15slpm，更優(yōu)選為5～10slpm。

優(yōu)選地，所述氬氣管道的出氣口距離放肩部位的距離為200-300mm，該距離范圍更有利于達(dá)到更好的吹掃效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明提供的重?fù)缴闃O低電阻硅單晶的生長(zhǎng)方法是在常規(guī)放肩階段增加氬氣吹掃功能，能夠及時(shí)帶走高濃度砷及SiO的揮發(fā)物，提高放肩成功率，以獲得極低電阻硅單晶。本發(fā)明所需要裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便易實(shí)現(xiàn)，放肩成功率可達(dá)90％以上，極低電阻比例≥91.3％。

附圖說(shuō)明

圖1為直拉單晶爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為氬氣管道分布示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。