專利名稱：一種提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體硅單晶生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體硅單晶生產(chǎn)中常加入一定量的摻雜劑以滿足對其電性能的要求，常見的摻雜劑有硼、磷、砷和銻。由于摻雜劑在硅單晶生長的固液界面存在偏析現(xiàn)象，由于偏析系數(shù)Ictl=CyC1 < KCs為摻雜劑在固相中的濃度，C1為摻雜劑在液相中的濃度)，即摻雜劑在固相中的溶解度小于其在液相中的溶解度，所以在晶體生長的固液界面處會析出一部分固相中的摻雜劑，這些摻雜劑經(jīng)由擴(kuò)散層進(jìn)入到硅熔體中。硅熔體中的摻雜劑濃度會隨著晶體的生長而越來多高，晶棒越靠后，其摻雜劑濃度越高，而電阻率越低。上述現(xiàn)象造成的結(jié)果是由于單晶軸向電阻率的不同，一顆單晶就會有部分脫檔， 僅有一部分滿足生產(chǎn)的要求，造成材料的浪費(fèi)。同時由于固液界面處會析出摻雜劑，使得擴(kuò)散層中的摻雜劑濃度比固相和液相中的摻雜劑濃度都高，一旦溫度發(fā)生波動，很容易發(fā)生組成過冷而導(dǎo)致多晶的產(chǎn)生而斷苞。因此，在半導(dǎo)體硅單晶生產(chǎn)中如何提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性仍然有著研究和改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性存在的問題，提供一種解決方案，本方案可有效地提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性。本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述方法包括如下次序的步驟
步驟一、隨著硅單晶的生長進(jìn)度調(diào)整爐壓，隨著單晶的生長，爐壓由高到低逐步降
低，且爐壓最高為70torr，最低為IOtorr ； 步驟二、執(zhí)行步驟一過程的同時調(diào)整Ar氣流量，Ar氣流量逐步提高，且流量最
高為80slpm，最低為20slpm ； 步驟三、執(zhí)行步驟一和步驟二過程中
當(dāng)硅單晶的生長長度為10%時，爐壓為70 torr ；Ar氣流量為20 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為20%時，爐壓為67. 5torr ；Ar氣流量為34. 6 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為30%時，爐壓為64 torr ；Ar氣流量為44. 4 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為40%時，爐壓為60. 5 torr ；Ar氣流量為51. 2 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為50%時，爐壓為55. 7 torr ；Ar氣流量為58. 3 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為60%時，爐壓為50 torr ；Ar氣流量為63. 1 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為70%時，爐壓為43. 8 torr ；Ar氣流量為68 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為80%時，爐壓為35 torr ；Ar氣流量為72. 7 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為90%時，爐壓為M torr ；Ar氣流量為77. 1 slpm ；
3當(dāng)硅單晶的生長長度為100%時，爐壓為10 torr ；Ar氣流量為80 slpm ； 獲得的重?fù)缴楣鑶尉У妮S向電阻率均勻度(P max_ P min)/Pfflin< 28%。本發(fā)明的采用根據(jù)硅單晶的生長進(jìn)度來調(diào)整爐壓和Ar氣流量的工藝方法，通過控制爐壓來控制摻雜劑As的揮發(fā)速度，使得從擴(kuò)散層析出的多余As摻雜劑揮發(fā)進(jìn)入氣氛中并被As氣帶離爐體，這樣就可以使熔體中的摻雜劑As濃度維持在一個較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是有效的提高了重?fù)缴楣鑶尉У妮S向電阻率均勻度=(Pmax-Pmin)/Pmin < 28% ；降低了擴(kuò)散層摻雜劑砷的濃度，降低了組分過程發(fā)生的可能性，提高了成晶率。
具體實(shí)施例方式為了更清楚的理解本發(fā)明，結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明
實(shí)施例為達(dá)到提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的目的，本發(fā)明采用根據(jù)硅單晶的生長進(jìn)度調(diào)整爐壓和Ar氣流量的工藝方法，通過控制爐壓來控制摻雜劑As的揮發(fā)速度(相同溫度下，多組分系統(tǒng)中溶質(zhì)的飽和蒸汽壓恒定；外壓越小溶則質(zhì)揮發(fā)程度越大，反之則越小)，使得從擴(kuò)散層析出的多余As摻雜劑揮發(fā)進(jìn)入氣氛中并被As氣帶離爐體，這樣就可以使熔體中的摻雜劑As濃度維持在一個較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。由于隨著硅單晶的生長，液相的硅熔體不斷減少而固相的硅單晶不斷增多，這就使得熱場在不斷地發(fā)生變化。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，隨著單晶的生長熱場縱向溫度梯度會提高，所以晶體生長速度變快。那么隨著硅單晶的生長，摻雜劑As由固相硅進(jìn)入擴(kuò)散層的速率在逐漸增加，這樣就必須相應(yīng)地降低爐壓和提高Ar流量以提高摻雜劑As的揮發(fā)速度，以維持硅熔體中摻雜劑As濃度的相對穩(wěn)定。經(jīng)過30余次的生產(chǎn)試驗(yàn)，所以本發(fā)明最終擇優(yōu)采用以下技術(shù)方案
隨著單晶的生長，爐壓由高到低逐步降低，且爐壓調(diào)整范圍為=IOtorr <爐壓彡70torr ；最低爐壓彡lOtorr。同時Ar氣流量逐步提高，且流量調(diào)整范圍為 20slpm 彡 Ar 氣、流量彡 80slpm ；
下表就是一種可行的爐壓和Ar氣流量變化。首先將SOP Standard Operation Procedure標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序)中爐壓和Ar氣流量按照下表進(jìn)行設(shè)定
權(quán)利要求
1. 一種提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的方法，其特征在于，所述方法包括如下次序的步驟步驟一、隨著硅單晶的生長進(jìn)度調(diào)整爐壓，隨著單晶的生長，爐壓由高到低逐步降低， 且爐壓最高為70torr，最低為IOtorr ；步驟二、執(zhí)行步驟一過程的同時調(diào)整Ar氣流量，Ar氣流量逐步提高，且流量最高為 80slpm，最低為 20slpm ；步驟三、執(zhí)行步驟一和步驟二過程中當(dāng)硅單晶的生長長度為10%時，爐壓為70 torr ；Ar氣流量為20 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為20%時，爐壓為67. 5torr ；Ar氣流量為34. 6 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為30%時，爐壓為64 torr ；Ar氣流量為44. 4 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為40%時，爐壓為60. 5 torr ；Ar氣流量為51. 2 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為50%時，爐壓為55. 7 torr ；Ar氣流量為58. 3 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為60%時，爐壓為50 torr ；Ar氣流量為63. 1 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為70%時，爐壓為43. 8 torr ；Ar氣流量為68 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為80%時，爐壓為35 torr ；Ar氣流量為72. 7 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為90%時，爐壓為M torr ；Ar氣流量為77. 1 slpm ； 當(dāng)硅單晶的生長長度為100%時，爐壓為10 torr ；Ar氣流量為80 slpm ； 獲得的重?fù)缴楣鑶尉У妮S向電阻率均勻度(P max_ P min)/Pfflin< 28%。
全文摘要
本發(fā)明一種提高重?fù)缴閱尉лS向電阻率均勻性的方法，所述方法包括如下次序的步驟(1)隨著硅單晶的生長進(jìn)度調(diào)整爐壓，隨著單晶的生長，爐壓由高到低逐步降低，且爐壓最高為70torr，最低為10torr；(2)執(zhí)行步驟(1)同時調(diào)整Ar氣流量，Ar氣流量逐步提高，且流量最高為80slpm，最低為20slpm。本方法的優(yōu)點(diǎn)是提高了重?fù)缴楣鑶尉У妮S向電阻率均勻度(ρmax-ρmin)/ρmin＜28%；降低了擴(kuò)散層摻雜劑砷的濃度，降低了組分過程發(fā)生的可能性，提高了成晶率。
文檔編號C30B15/04GK102162124SQ201110084578
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者康冬輝, 張雪囡, 徐強(qiáng), 李建弘, 沈浩平 申請人:天津市環(huán)歐半導(dǎo)體材料技術(shù)有限公司