[发明专利]形成具有经改善的电阻率控制的单晶硅晶锭的方法

说明书

本发明公开形成具有经改善的电阻率控制的单晶硅晶锭的方法，并且尤其为涉及镓或铟掺杂的方法。在一些实施例中，所述晶锭的特征在于相对较高的电阻率。

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年12月28日提交的美国临时专利申请案第62/439,743号的权益，其以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的技术领域涉及形成具有经改善的电阻率控制的单晶硅锭的方法，并且尤其为涉及镓或铟掺杂的方法。在一些实施例中，所述晶锭的特征在于相对较高的电阻率。

背景技术

单晶硅是用于制造半导体电子组件的大部分方法的起始物质，其通常通过所谓的柴可拉斯基(CZ)法制备，其中单晶晶种浸没到熔融硅中，并且接着通过缓慢提拉生长。熔融硅混杂多种杂质，其中主要为其含于石英坩埚中期间混杂的氧。一些应用，如先进无线通信应用、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)和低功率、低泄漏器件，需要具有如1500欧姆-厘米(Ω-cm)或更大的相对较高电阻率的晶片。产品规格可能需要晶片目标电阻率容差在约300Ω-cm之内或可能需要最小电阻率。产品规格还可能需要给定批次的晶片中的材料不改变类型(即，P型到N型或反过来)。

因为晶体使用柴可拉斯基法生长，熔融物中杂质可能因使杂质在熔融物中积聚的分凝系数而分凝，其使并入到锭中的杂质含量随着锭生长而提高。这种杂质/掺杂物分凝效应造成锭的电阻率在其长度上改变。此外，熔融物中不同杂质可以不同速率分凝，其造成杂质比率在锭的长度上变化，这会导致锭的类型改变。这造成锭的一部分不符合产品规格，其使锭的“非主要”部分增加。

高纯多晶硅用于生产高电阻率锭。高纯多晶硅的特征在于杂质分布的扩散，其造成未掺杂材料本征电阻率范围和其类型的宽的扩散。此外，对于如超过1500欧姆-厘米或更大的相对较高电阻率的晶片，添加额外掺杂物以控制电阻率和锭类型可能是困难的，因为只添加极小量掺杂物以维持锭的高电阻率。

需要增加锭的主要部分和允许更好电阻率控制和/或简化非本征掺杂方法的高电阻率硅锭的制备方法。

此部分意在向读者介绍可能涉及本公开的各个方面的技术的各个方面，这些方面在下文中有所描述和/或主张。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促进对本公开的各个方面的更好理解。因此，应理解，应鉴于此来阅读此些陈述，而非作为对现有技术的认可。

发明内容

本公开的一个方面涉及从容纳于坩埚内的硅熔融物生产单晶硅锭的方法。将多晶硅添加到坩埚中。加热多晶硅以使硅熔融物在坩埚中形成。将选自由镓和铟组成的群组的第一掺杂物添加到坩埚中。从熔融物中提拉样本锭。测量样本锭电阻率。将第二掺杂物添加到硅熔融物中。添加到熔融物中的第二掺杂物的量部分基于样本锭的所测量的电阻率。从熔融物中提拉产品锭。

本公开的另一方面涉及从容纳于坩埚内的硅熔融物生产单晶硅锭的方法。将多晶硅添加到坩埚中。加热多晶硅以使硅熔融物在坩埚中形成。将选自由硅-镓和硅-铟组成的群组的合金添加到坩埚中。从熔融物中提拉产品锭。

存在对相对于本公开上述方面所提到的特征的各种改进。其它特征也可以并入于本公开上述方面中。此些改进和额外特征可以单独地或以任何组合形式存在。举例来说，下文相对于本公开说明的实施例中的任一者论述的各种特征可以单独或以任何组合形式并入到本公开上述方面中的任一者中。

附图说明

图1是一种用于形成单晶硅的提拉装置的示意性侧视图；

图2是含分凝系数小于1的杂质“A”的硅的二元相图；

图3是硅固体部分中杂质A的浓度分布；

图4是固化固体部分的电阻率分布；

图5-8是如实例1中描述的含或不含镓掺杂的锭的电阻率分布的图解；