[发明专利]单晶硅的制造方法

说明书

本发明提供一种单晶硅的制造方法，包括通过柴式拉晶法成长单晶硅，其中至少满足以下条件(a)和(b)：(a)保存硅熔汤的坩埚的旋转速度小于5rpm，且单晶硅和坩埚之间的旋转速度差值大于10rpm；以及(b)在单晶硅的周围配置倒圆锥状的热遮罩，且通过热遮罩顶部的惰性气体的流速比通过在热遮罩的底部和硅熔汤的液面之间区域的惰性气体的流速慢5至10倍。

技术领域

本发明涉及一种单晶成长方法，尤其涉及一种单晶硅的制造方法。

背景技术

近年来，半导体产业蓬勃发展，其中硅晶圆为半导体产业最基本的必需品。单晶硅的成长方法包括悬浮带区法(floating zone method)、柴式拉晶法(Czochralski method,CZ)等。在这些方法之中，柴式拉晶法由于具有较佳的经济效益，已经成为目前大尺寸晶圆的主要成长方法。

在柴式拉晶法期间，于保持减压下的惰性气体气氛的腔室中，将晶种浸入保存硅熔汤的坩埚中，浸入的晶种逐渐被拉出，从而在晶种下成长单晶硅。另外，在柴式拉晶法中，为了控制单晶硅成长的温度梯度，会使用圆柱状或倒圆锥状的热遮罩设置在单晶硅的周围以隔离辐射热。

近来，用于成长高电阻硅晶体的柴式拉晶法存在一个问题，例如电阻超过1000ohm·cm的单晶硅的成长。也就是说，硅熔汤中的杂质可能影响的成长出的单晶硅品质。

发明内容

因此，本发明涉及一种制造单晶硅的方法，以减少最终形成的单晶硅中的杂质。

本发明提供一种单晶硅的制造方法，包括通过柴式拉晶法成长单晶硅，其中至少满足以下条件(a)和(b)：(a)保存硅熔汤的坩埚的旋转速度小于5rpm，且单晶硅和坩埚之间的旋转速度差值大于10rpm；以及(b)在单晶硅的周围配置倒圆锥状的热遮罩，通过热遮罩顶部的惰性气体的流速比通过在热遮罩的底部和硅熔汤的液面之间区域的惰性气体的流速慢5至10倍。

在本发明的一实施例中，上述坩埚的旋转速度大于0.002rpm且小于5rpm。

在本发明的一实施例中，上述的单晶硅和坩埚之间的旋转速度差值为16rpm以上。

在本发明的一实施例中，上述的单晶硅和坩埚之间的旋转速度差值为16rpm～30rpm。

在本发明的一实施例中，上述的单晶硅和坩埚的旋转方向相同。

在本发明的一实施例中，上述的单晶硅和坩埚的旋转方向相反。

在本发明的一实施例中，上述的惰性气体包括氩气。

在本发明的一实施例中，上述的柴式拉晶法还可包括提供氮气。

在本发明的一实施例中，上述的柴式拉晶法为外加1500gauss～4000gauss的水平磁场的柴式拉晶法。

在本发明的一实施例中，上述的硅熔汤设置在上述水平磁场的最高强度的80％内。

在本发明的一实施例中，上述的硅熔汤设置在上述水平磁场的最高强度的90％～100％。

在本发明的一实施例中，上述热遮罩的底部与硅熔汤的液面之间的高度设计成使通过热遮罩的底部和硅熔汤的液面之间的截面积的惰性气体的流速比通过在热遮罩的顶部的截面积的惰性气体的流速快5至10倍。

在本发明的一实施例中，上述惰性气体流向硅熔汤的液面的截面积与惰性气体流出硅熔汤的液面的截面积的比例为0.25～1。

在本发明的一实施例中，上述坩埚的周围还可配置一第一加热器，且第一加热器的长度与上述坩埚的高度的比为1～2。

在本发明的一实施例中，上述坩埚的下方还可配置一第二加热器，且第二加热器的宽度与上述坩埚的内径的比为0.3～0.9。