低电阻率重掺砷硅单晶生产方法.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CN113564693A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110882455.0(22)申请日2021.08.02(71)申请人宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司地址750000宁夏回族自治区银川市经济技术开发区光明西路28号(72)发明人周文辉王忠保闫龙(74)专利代理机构宁夏三源鑫知识产权代理事务所(普通合伙)64105代理人孙彦虎(51)Int.Cl.C30B15/04(2006.01)C30B29/06(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图4页(54)发明名称低电阻率重掺砷硅单晶生产方法(57)摘要本发明提供一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，属于掺杂硅单晶生产技术领域。方法包括化料、高温处理、一次安定、一次籽晶试温、降温、砷掺杂、二次安定、二次籽晶试温、引晶、放肩、等径、收尾步骤，其中，降温过程中，使硅熔液液面温度相比引晶温度降低20℃～50℃，砷掺杂过程中，设定单晶炉炉压为20kPa～25kPa。实践表明，采用该方法能够有效降低得到的低电阻率重掺砷硅单晶晶棒的电阻率，砷掺杂剂的用量相比气相掺杂过程降低约7.4%，降低重掺砷硅单晶晶棒发生晶变的概率。CN113564693ACN113564693A权利要求书1/1页1.一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，包括以下步骤：化料；高温处理；一次安定，并将坩埚位置上升至引晶埚位，单晶炉炉压设置为引晶炉压；一次籽晶试温，确定硅熔液液面温度达到引晶温度；降温，使硅熔液液面温度相比引晶温度降低20℃～50℃；砷掺杂，砷掺杂过程中，设定单晶炉炉压为20kPa～25kPa；二次安定，并将单晶炉炉压设置为引晶炉压；二次籽晶试温，确定硅熔液液面温度达到引晶温度；引晶、放肩、等径、收尾，完成低电阻率重掺砷硅单晶生产。2.如权利要求1所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“砷掺杂”过程中，调节氩气流量相比引晶时的氩气流量低20SL/min～30SL/min。3.如权利要求2所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“砷掺杂”过程中，坩埚位置下降80mm～100mm，此时，步骤“二次安定”过程中，将坩埚位置上升至引晶埚位。4.如权利要求1所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“降温”中，将侧部加热器在引晶功率的基础降低3kW～5kW，使硅熔液液面温度相比引晶温度降低20℃～50℃。5.如权利要求1所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“高温处理”中，保持硅熔液液面温度≥1520℃，并在低炉压、低坩埚转速状态下，维持预定时间。6.如权利要求5所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“高温处理”中，升温使液面温度≥1520℃，并在炉压为1kPa～3kPa、坩埚转速为1rp/min～2rp/min状态下，维持0.5h～2h。7.如权利要求1所述的低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，其特征在于，步骤“一次安定”及步骤“二次安定”中，安定时间为1h～2h。2CN113564693A说明书1/7页低电阻率重掺砷硅单晶生产方法技术领域[0001]本发明属于掺杂硅单晶生产技术领域，具体涉及一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法。背景技术[0002]目前半导体功率器件随着光伏发电以及新能源电动汽车领域的行业崛起需求日益旺盛，导致IGBT等功率器件对N型晶圆的电阻率特性要求越来越高。目前N型重掺砷的电阻率规格需求普遍在0.003Ω.cm以下，极个别需求已经在0.002Ω.cm以下。但是目前大尺寸(8寸以上)掺砷硅单晶电阻率普遍在0.0035‑0.0045Ω.cm，无法满足低电阻率的需求。[0003]目前大尺寸重掺砷硅单晶，均采用气相掺杂的方式进行掺杂，将掺杂剂放置于掺杂容器中，通过高温使掺杂剂气化后，由氩气带入硅液面进行掺杂，掺杂效率低，为达到低电阻率目标，一般方法是增加掺杂时砷杂质的总量，但此方法导致单晶炉内残存大量未进入硅熔液的砷杂质，导致晶体生长过程中频繁晶变，无法形成单晶。同时砷也是一种对环境和人体健康有害分物质，大量的使用会导致严重的环境污染。发明内容[0004]有鉴于此，本发明提供一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，以解决现有技术中，砷掺杂硅单晶生产过程中，存在的电阻率较高，晶变率较高的技术问题。[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0006]一种低电阻率重掺砷硅单晶生产方法，包括以下步骤：[0007]化料；[0008]高温处理；[0009]一次安定，并将坩埚位置上升至引晶埚位，单晶炉炉压设置为引晶炉压；[0010]一次籽晶试温，确定硅熔液液面温度达到引晶温度；[0011]降温，使硅熔液液面温度相比引晶温度降低20℃～50℃；[0