氮掺杂P型单晶硅制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113882016A(43)申请公布日2022.01.04(21)申请号202111153124.X(22)申请日2021.09.29(71)申请人西安奕斯伟材料科技有限公司地址710065陕西省西安市市辖区高新区西沣南路1888号1-3-029室(72)发明人徐鹏兰洵(74)专利代理机构西安维英格知识产权代理事务所(普通合伙)61253代理人姚勇政沈寒酉(51)Int.Cl.C30B15/04(2006.01)C30B15/20(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称氮掺杂P型单晶硅制造方法(57)摘要本发明实施例公开了一种氮掺杂P型单晶硅制造方法，包括：将高掺杂氮单晶与多晶硅投入坩埚并加热拉晶炉，得到第一硅熔体；向所述第一硅熔体加入高掺杂硼单晶，得到第二硅熔体；在所述第二硅熔体中以直拉法拉制氮掺杂P型单晶硅。根据本发明的氮掺杂P型单晶硅制造方法，使得氮和硼在较低的炉室温度下完全融入硅熔体，解决了炉室温度高，加热时间久的技术问题。同时，改变高掺杂硼单晶和高掺杂氮单晶的熔融顺序，以抑制氮化硼(BN)的形成导致拉晶失败的情况发生。CN113882016ACN113882016A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，包括：将高掺杂氮单晶与多晶硅投入坩埚并加热拉晶炉，得到第一硅熔体；向所述第一硅熔体加入高掺杂硼单晶，得到第二硅熔体；在所述第二硅熔体中以直拉法拉制氮掺杂P型单晶硅。2.根据权利要求1所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述将高掺杂氮单晶与多晶硅投入坩埚并加热拉晶炉，得到第一硅熔体包括：将所述高掺杂氮单晶定量计算后与所述多晶硅一起投入坩埚；将所述拉晶炉抽真空并通入保护气体；打开加热器，提升炉室温度并保温一段时间，直至所述高掺杂氮单晶与所述多晶硅完全熔化，得到所述第一硅熔体。3.根据权利要求2所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述第一硅熔体为低掺氮硅熔体。4.根据权利要求2所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述保护气体为氩气。5.根据权利要求1所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述向所述第一硅熔体加入高掺杂硼单晶，得到第二硅熔体包括：将所述第一硅熔体静置一段时间；向静置后的所述第一硅熔体加入所述高掺杂硼单晶；提高炉室温度，使得所述高掺杂硼单晶完全融化至所述第一硅熔体，得到所述第二硅熔体。6.根据权利要求5所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述第二硅熔体为低掺硼氮硅熔体。7.根据权利要求1所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述在所述第二硅熔体中以直拉法拉制氮掺杂P型单晶硅包括：调节炉室温度；向所述第二硅熔体中缓慢放置籽晶，经过引晶、缩颈、放肩、等径生长、收尾阶段完成晶体的生长过程；制成所述氮掺杂P型单晶硅。8.根据权利要求1所述的氮掺杂P型单晶硅制造方法，其特征在于，所述高掺杂氮单晶和所述高掺杂硼单晶为颗粒或粉末。2CN113882016A说明书1/5页氮掺杂P型单晶硅制造方法技术领域[0001]本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种氮掺杂P型单晶硅制造方法。背景技术[0002]伴随信息化的全球发展，硅片应用领域的器件尺寸持续减小，同时在器件集成度逐渐提高的情况下，功率器件的应用领域越来越广，功率器件的主要特征是耐高压，基底的电阻对于器件性能的影响极大，因此要求基底的电阻率高且电阻率变化小。由于掺杂元素与硅元素晶格不匹配，在单晶硅生长过程中存在分凝现象，即掺杂元素结晶于单晶硅晶锭中的浓度小于熔体(原料)中的浓度，使得掺杂元素在坩埚中的浓度不断升高，从而使单晶硅晶锭中掺杂元素的浓度也不断升高，致使单晶硅晶锭生长末期掺杂元素浓度急剧升高，载流子密度随之显著升高，晶锭电阻率急剧下降，晶锭轴向电阻率变化梯度较大。近年来伴随着电子元器件尤其是功率器件要求电阻率变化率梯度越来越小，通过改变掺杂方式来减小电阻率的变化变得非常重要。另外，若在上述硅晶片上存在重金属杂质，会引起器件的特性不良，因此减少重金属杂质也值得引起注意。作为降低重金属杂质的技术之一，吸杂技术的重要性越来越高，因此使用吸杂效果高的低电阻率的P型硅晶片是很有利的。同时在器件集成度逐渐提高的情况下，硅片所受到的应力会显著提高，由于硅材料的机械强度低，会影响加工和制造过工艺参数的设定，并且在产品组装过程中硅片损伤、破碎的情况极其容易发生，从而导致硅片生产成本的增加，因此改善硅片的机械强度具有重要意义。[0003]用于生产上述集成电路等半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉(Czochralski)法拉制的单晶硅棒切片而制造出。直拉法包括使由石英制成的坩埚