2015100836732磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶及其硅外延片.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN104711675B
(45)授权公告日2017.11.10
(21)申请号201510083673.2C30B15/04(2006.01)
(22)申请日2015.02.16(56)对比文件
(65)同一申请的已公布的文献号CN103247576A,2013.08.14,
申请公布号CN104711675ACN101110356A,2008.01.23,
JP特开2005-79134A,2005.03.24,
(43)申请公布日2015.06.17JP特开2005-79134A,2005.03.24,
(73)专利权人浙江金瑞泓科技股份有限公司CN1414147A,2003.04.30,
地址315800浙江省宁波市宁波保税区CN1432075A,2003.07.23,
0125-3地块CN86100854A,1986.09.03,
(72)发明人田达晰马向阳李刚何永增CN88102558A,1988.12.14,
郑铁波梁兴勃陈华王震CN1422988A,2003.06.11,
EP1035236A1,2000.09.13,
(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公CN1519398A,2004.08.11,
司33200CN1688015A,2005.10.26,
代理人林松海CN101597794A,2009.12.09,
(51)Int.Cl.审查员李晓娜
C30B29/06(2006.01)
权利要求书1页说明书4页附图1页
(54)发明名称
磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶及其硅
外延片
(57)摘要
本发明公开了磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉
硅单晶及其硅外延片。磷砷锑共掺杂的N型重掺
直拉硅单晶，磷作为主要掺杂元素，砷、锑中的一
种或二种作为辅助掺杂元素，所述的磷的浓度大
于等于4.6×1019/cm3,在掺杂元素中占比大等于
60%，辅助掺杂元素在掺杂元素中的占比为0.1%-
40%。本发明能消除或显著减少硅外延片中因晶
格失配引起的滑移线的N型重掺直拉硅单晶，可
以有效减少或消除在由高掺杂浓度的N型重掺直
拉硅单晶加工的抛光片上生长外延层时产生的
失配位错线缺陷；且在解决该问题的同时不会产
生在高温过程后半导体器件过渡区变宽的问题；
改变了业界惯例即在硅单晶中磷砷锑中的多种
不能同时作为掺杂剂。
CN104711675B
CN104711675B权利要求书1/1页

1.一种磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶的制备方法，其特征在于：
所述的磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶，其特征在于：磷作为主要掺杂元素，砷、锑
中的一种或二种作为辅助掺杂元素，所述的磷的浓度大于等于4.6×1019/cm3,在掺杂元素
中占比大于等于60%，辅助掺杂元素在掺杂元素中的占比为0.1%-40%；
步骤如下：
1）、多晶硅熔化：将先石英坩埚装入直拉硅单晶炉内，再在石英坩埚内装满多晶硅，抽
真空，通电将多晶硅熔化，调节输入功率使硅熔体温度稳定在1460±20℃；
2）、掺入主要掺杂元素磷：将称量好的红磷装入石英杯内，再将石英杯悬挂在石英钟罩
内，将石英钟罩悬挂在硅单晶炉提拉室的籽晶夹头上，抽真空，打开提拉室下部的隔离阀，
将石英钟罩下降到距离石英坩埚内硅熔体表面5-10mm的位置使掺杂剂完全挥发被硅熔体
吸收；
3）、砷和/或锑的掺入：掺入砷和/或锑的方法与掺入磷的方法相同；
4）、单晶生长：完成掺杂元素的掺入后，按照通常的硅单晶生长程序进行硅单晶的生长
过程，生长出所述的磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶。

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CN104711675B说明书1/4页

磷砷锑共掺杂的N型重掺直拉硅单晶及其硅外延片

技术领域
[0001]本发明涉及直拉硅单晶领域。

背景技术
[0002]将以砷为主要掺杂元素的重掺砷直拉硅单晶（砷的浓度为1.2×1019-3.4×1019/
cm3)制造成硅抛光片，再将该抛光片制造成外延电阻率大于1Ω.cm的外延片，该外延片经
过半导体器件的高温加工过程后在垂直表面方向外延层电阻率的分布如图1所示。硅外延
层与抛光衬底之间的电阻率由高到低的区域被称为外延过渡区。若抛光衬底中除砷外还含
有少量的磷，其对应的外延过渡区就比只含有砷的抛光衬底对应的外延过渡区宽，磷的浓
度大于5×1014/cm3时其对外延过渡区的影响就会明显表现出来。高温过程后外延过渡区更
宽意味着外延层的有效厚度更小、器件的击穿电压更低，这是器件制造过程中要努力避免
的。重掺锑直拉硅单晶中混入少量的磷或砷时会发生同样的问题。因为担心其它掺杂剂的
引入会降低器件的击穿电压，目前制造N型重掺直拉硅单晶时掺入的都是单一的掺杂剂，即
在磷、砷、锑中根据需要任选一种作为掺杂