[發明專利]一種用于制造摻氮單晶硅的設備及方法

有效

• 申請號: 202111162445.6
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113862775B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 衡鵬;徐鵬;張婉婉
• 申請（專利權）人: 西安奕斯偉材料科技有限公司
• 主分類號: C30B15/04
• 分類號: C30B15/04;C30B29/06
• 代理公司: 西安維英格知識產權代理事務所(普通合伙) 61253
• 代理人: 沈寒酉;姚勇政

本發明實施例公開了一種用于制造摻氮單晶硅的設備及方法，所述設備可以包括：石英坩堝，所述石英坩堝用于容納摻氮硅熔體；第一輸氣裝置，所述第一輸氣裝置用于將一氧化碳氣體輸送至所述摻氮硅熔體的液面處；拉晶裝置，所述拉晶裝置用于利用所述摻氮硅熔體通過直接法拉制單晶硅棒。

技術領域

本發明涉及半導體硅片制造領域。尤其涉及一種用于制造摻氮單晶硅的設備及方法。

背景技術

用于生產集成電路等半導體電子元器件的硅片，主要通過將直拉(Czochralski)法拉制的單晶硅棒切片而制造出。Czochralski法包括使由石英制成的坩堝中的多晶硅熔化以獲得硅熔體，將單晶晶種浸入硅熔體中，以及連續地提升晶種移動離開硅熔體表面，由此在移動過程中在相界面處生長出單晶硅棒。

在上述生產過程中，提供這樣的一種硅片是非常有利的：該硅片具有從正面開始向體內延伸的無晶體缺陷區域(Denuded Zone，DZ)以及與DZ鄰接并且進一步向體內延伸的含有體微缺陷(Bulk Micro Defect，BMD)的區域，這里的正面指的是硅片的需要形成電子元器件的表面。上述的DZ是重要的，因為為了在硅片上形成電子元器件，要求在電子元器件的形成區域內不存在晶體缺陷，否則會導致電路斷路等故障的產生，使電子元器件形成在DZ中便可以避免晶體缺陷的影響；而上述的BMD的作用在于，能夠對金屬雜質產生內在吸雜(Intrinsic Getter，IG)作用，使硅片中的金屬雜質保持遠離DZ，從而避免金屬雜質導致的漏電電流增加、柵極氧化膜的膜質下降等不利影響。

而在生產上述的具有BMD區域的硅片的過程中，在硅片中摻雜有氮是非常有利的。舉例而言，在硅片中摻雜有氮的情況下，能夠促進以氮作為核心的BMD的形成，從而使BMD達到一定的密度，使BMD作為金屬吸雜源有效地發揮作用，而且還能夠對BMD的密度分布產生有利影響，比如使BMD的密度在硅片的徑向上的分布更為均勻，比如使BMD的密度在臨近DZ的區域更高而朝向硅片的體內逐漸降低等。

作為使硅片中摻雜有氮的一種實現方式，可以使石英坩堝中的硅熔體中摻雜有氮，由此拉制出的單晶硅棒以及由單晶硅棒切割出的硅片中便會摻雜有氮。

利用摻氮硅熔體拉制摻氮單晶硅棒的過程中存在的問題是，摻雜硅熔體中的氮會以氮氣的形式從硅熔體中揮發出來，無法在拉制單晶硅棒的過程中進入到硅棒中而產生損失，從而導致整個硅棒中的氮濃度的降低，使得上述因摻氮而產生的有利效果無法以有效的方式實現。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例期望提供一種用于制造摻氮單晶硅的設備及方法，有效避免因氮的揮發而導致的摻雜劑損失。

本發明的技術方案是這樣實現的：

第一方面，本發明實施例提供了一種用于制造摻氮單晶硅的設備，所述設備包括：

石英坩堝，所述石英坩堝用于容納摻氮硅熔體；

第一輸氣裝置，所述第一輸氣裝置用于將一氧化碳氣體輸送至所述摻氮硅熔體的液面處；

拉晶裝置，所述拉晶裝置用于利用所述摻氮硅熔體通過直接法拉制單晶硅棒。

第二方面，本發明實施例提供了一種用于制造摻氮單晶硅的方法，所述方法包括：

將摻氮硅熔體容納在石英坩堝中；

將一氧化碳氣體輸送至所述摻氮硅熔體的液面處；

利用所述摻氮硅熔體通過直接法拉制單晶硅棒。