[发明专利]制造硅锭的方法和硅锭

说明书

背景技术

用丘克拉斯基（Czochralski）（CZ）方法、例如用标准CZ方法或用磁性CZ（MCZ）方法或者用连续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之类的多种半导体器件和集成电路的基础材料。在丘克拉斯基方法中，硅在坩埚中被加热至处于约1416℃的硅的熔点以产生硅的熔体。使得小的硅籽晶与熔体接触。熔融硅冻结在硅籽晶上面。通过缓慢地将硅籽晶从熔体拉开，生长具有在一个或几个100mm范围内的直径和在一米或更多的范围内的长度的晶体硅锭。在MCZ方法中，另外施加外部磁场以降低氧污染水平。

通过丘克拉斯基方法用定义掺杂进行的硅的生长被偏析效应复杂化。掺杂剂材料的偏析系数表征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一的偏析系数，意味着掺杂剂材料在熔体中的溶解度比在固体中更大。这通常导致锭中的掺杂浓度随着离籽晶的距离增加而增加。

因为在丘克拉斯基生长硅锭中，取决于生长硅的应用，在硅锭的相对末端之间沿着轴向方向的掺杂浓度或比电阻的公差范围可以小于在CZ生长期间由偏析效应引起的掺杂浓度或比电阻的变化性，所以硅锭的不同部分可以被用作具有不同目标掺杂浓度的基础材料，其具有掺杂浓度或比电阻的重叠、邻接或间隔开的公差范围。硅锭的此类划分也称为顺序匹配。

期望提供一种硅锭和一种制造通过丘克拉斯基方法生长的硅锭的方法，其能够实现相对于具有位于可接受公差范围中的掺杂浓度或比电阻的硅锭部分的改善的产量。

发明内容

根据实施例，公开了一种硅锭的丘克拉斯基生长的方法。该方法包括在坩埚中将硅材料和n型掺杂剂材料的混合物熔化。在提取时间段期间从熔融硅提取硅锭。该方法还包括在提取时间段的至少一个子时段期间用附加n型掺杂剂材料来掺杂硅锭。

根据实施例，公开了一种n掺杂硅锭。沿着硅锭的相对末端之间的轴的n掺杂硅锭的比电阻ρ具有至少一个拐点，在那里，比电阻ρ的凹度沿着该轴改变。

本领域的技术人员在阅读以下详细描述时并在浏览附图时将认识到附加特征和优点。

附图说明

包括附图是为了提供本公开的进一步理解并并将其结合在本说明书中且构成其一部分。附图图示出本公开的实施例并连同本描述一起用于解释本公开的原理。将容易地认识到其它实施例和预期的优点，因为通过参考以下详细描述它们变得更好理解。

图1是用于图示出制造n型硅锭的方法的示意性流程图。

图2是图示出用图1的方法生长的硅锭的比电阻ρ相对于轴向方向a的图表。

图3是用于执行图1中所示的方法的CZ生长系统的示意性截面图。

图4是用于图示出用掺杂剂材料来掺杂坩埚的方法的坩埚的示意性截面图。

图5是用于图示出向坩埚中的硅熔体添加掺杂剂的方法的CZ生长系统的一部分的示意性截面图。

图6是图示出相对于被添加到硅熔体的硼和磷的不同比而言的沿着CZ生长硅锭的轴向位置的未补偿磷的模拟浓度的图表。

图7是图示出相对于被添加到硅熔体的硼和磷的不同比而言的沿着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

在以下详细描述中，参考附图，其形成详细描述的一部分，并且在附图中以图示的方式示出了其中可实施本公开的特定实施例。应理解的是可以利用其它实施例，并且可在不脱离本发明的范围的情况下进行结构或逻辑改变。例如，可在其它实施例上或与之相结合地使用针对一个实施例示出或描述的特征以产生又一实施例。本文意图在于本公开包括此类修改和变化。使用特定语言来描述示例，不应将其解释为限制所附权利要求的范围。附图并未按比例且仅仅用于说明性目的。为了明了起见，如果没有另外说明，已在不同的图中用相应的参考来指定相同的元件。

术语“具有”、“包含”、“包括”、“涵括”等是开放式的，并且该术语指示所述结构、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”和“该”意图包括复数以及单数，除非上下文另外清楚地指示。

术语“电连接”描述了电连接元件之间的永久性低欧姆连接，例如经由金属和/或高掺杂半导体的相关元件或低欧姆连接之间的直接接触。术语“电耦合”包括可在电耦合元件之间存在适于信号传输的一个或多个中间元件，例如临时地提供在第一状态中的低欧姆连接和在第二状态中的高欧姆电解耦的元件。