[发明专利]硅锭以及制造硅锭的方法

说明书

技术领域

本公开涉及硅锭以及制造硅锭的方法。

背景技术

通过切克劳斯基(CZ)方法(例如标准CZ方法或磁CZ(MCZ)方法或连续CZ(CCZ)方法)生长的硅晶片用作用于制造诸如功率半导体器件和太阳能电池等的多种半导体器件和集成电路的基材。在切克劳斯基方法中，将硅在坩埚中加热至大约1416℃的硅的熔点以生产出硅的熔体。使小的硅籽晶与熔体接触。熔融的硅在硅籽晶上凝固。通过将硅籽晶缓慢地拉离熔体，生长出具有在一百或几百毫米的范围内的直径以及在米以上的范围内的长度的晶态硅锭。在MCZ方法中，附加地施用外磁场以减小氧污染水平。

通过切克劳斯基方法进行的具有限定掺杂的硅生长由于偏析效应而复杂。掺杂剂材料的偏析系数表征了生长晶体中的掺杂剂材料的浓度与熔体的浓度之间的关系。通常，掺杂剂材料具有低于1的偏析系数，意味着掺杂剂材料在熔体中的溶解度大于在固体中的溶解度。这通常导致随着增加了与籽晶相距的距离而在锭中的掺杂浓度的增加。

由于在切克劳斯基成长的硅锭中，取决于成长的硅的应用，沿着硅锭的相对端部之间的轴向方向的掺杂浓度或者比电阻(specific resistance)的公差范围可能小于由CZ生长期间的偏析效应引起的掺杂浓度或比电阻的变化性，所以期望提供一种通过允许提高了的比电阻的轴向同质性的切克劳斯基方法生长来制造硅锭的方法。

发明内容

实施例涉及硅锭的切克劳斯基生长的方法。方法包括使硅材料和n型掺杂剂材料的混合物在坩埚中熔化。方法进一步包括在提取时间段内从熔融硅中提取硅锭。方法进一步包括在提取时间段的至少一部分内将硼添加至熔融硅。

另一实施例涉及n掺杂的硅锭。n掺杂的硅锭沿着硅锭的相对端部之间的轴线包括其中供体在数量上超过硼并且供体的至少一个n型掺杂剂物种的偏析系数小于硼的偏析系数的局部补偿。

本领域技术人员将在阅读下面的详细描述时以及观看附图时认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入并构成了该说明书的一部分。附图图示了本公开的实施例，并且与描述一起用于说明公开的原理。其他实施例以及预期的优点将随着他们通过参照下面的详细描述变得更好理解而容易体会。

图1是用于图示制造n型硅锭的方法的示意性流程图。

图2是用于执行图1中图示的方法的CZ生长系统的示意性截面图。

图3是用于图示用掺杂剂材料掺杂坩埚的方法的坩埚的示意性截面图。

图4是用于图示将掺杂剂添加至坩埚中的硅熔体的方法的CZ生长系统的一部分的示意性截面图。

图5是图示了相对于添加至硅熔体的硼和磷的不同比率非补偿磷的沿着CZ生长硅锭的轴向位置的模拟浓度的图表。

图6是图示了相对于添加至硅熔体的硼和磷的不同比率沿着CZ生长硅锭的轴向位置的模拟比电阻的图表。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参照了形成其一部分的附图，并且在附图中借助于可以实践公开的说明性特定实施例示出。应该理解的是，可以利用其他实施例并且可以在不脱离本发明的范围的情况下进行结构性或逻辑性的改变。例如，为了一个实施例而图示或描述的特征可以用在其他实施例上或与其他实施例结合使用，以产生又一实施例。意在本公开包括这样的变型和变化。示例是利用不应该被解释为限制所附权利要求的范围的特定语言来描述的。绘图并不按比例并且仅用于说明的目的。为了清楚起见，如果没有另外陈述，则在不同绘图中用相应的附图标记指定了相同的元件。

术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放性的，并且术语表明了陈述的结构、元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征的存在。冠词“一”、“一个”以及“该”意在包括复数以及单数，除非上下文另外明确表明。

术语“电连接”描述了电连接元件之间的永久性低欧姆连接，例如有关的元件之间的直接接触或者经由金属和/或高掺杂的半导体的低欧姆连接。术语“电耦合”包括可以在电耦合元件之间存在有适于信号传输的一个或多个中间元件，例如暂时提供处于第一状态的低欧姆连接和处于第二状态的高欧姆电解耦的元件。