[发明专利]去除硅单晶中重金属杂质的方法

说明书

本发明涉及除去硅单晶半导体材料中重金属杂质的方法。

目前把影响硅单晶载流子寿命的铁、铜、金等重金属杂质从硅单晶中驱除的方法主要有内吸杂和外吸杂两种，内吸杂是利用氧沉淀及其产生的缺陷吸除金属杂质，从而在硅片表面形成一个重金属杂质原子浓度大大下降了的洁净区。外吸杂有背面磷扩散、背面喷沙、背面激光损伤、背面离子注入损伤、背面硅氮化合物沉积、背面多晶硅沉积等。这两种方法均是利用硅片内部或硅片背面形成的缺陷吸除硅片表面工作区(制造器件的区域)的金属杂质，但被吸除的金属杂质仍留在硅片中。因此被吸除的杂质有可能在后道工序中(如高温处理)通过扩散重新进入器件的工作区内。

鉴于上述，本发明的目的是提供一种简便、可靠、能彻底去除硅单晶中重金属杂质的方法。

本发明的技术解决方案是：把硅单晶浸入熔化的对硅单晶载流子寿命无影响的高纯度锡或镓或铝或铟或铅或它们的组合的金属熔体中，利用硅单晶中有害重金属在金属熔体中的溶解度远大于在硅单晶中溶解度的特点，使硅单晶中的有害重金属杂质扩散到金属熔体中，而实现彻底去除重金属杂质之目的。

具体操作包括如下步骤：

1)将高纯度的锡或镓或铝或铟或铅金属或它们的组合置于坩埚中熔化成金属熔体。

2)将硅单晶预热至与金属熔体相近的温度，然后浸入金属熔体中，硅单晶的有害重金属杂质将通过扩散进入金属熔体。

3)去杂质完毕，从金属熔体中取出硅单晶。

通常，为了防止硅单晶在金属熔体中溶解，可采取在将硅单晶浸入金属熔体前，先在金属熔体中加入硅，用硅饱和金属熔体。

以下结合附图，以锡为例详细叙述本发明。

锡的熔点为292℃，沸点为2270℃，所以在292℃～2270℃间锡呈液态存在。首先将高纯的锡置于坩埚1中熔化成熔锡2，然后用硅饱和熔锡，再将硅单晶3预热到与熔锡相近的温度后浸入熔锡中，并保持熔锡在某一适当温度使其不凝固，这时，硅单晶中的有害重金属杂质将通过扩散到达硅单晶表面，最后进入到熔锡中。吸杂所需时间根据杂质含量及硅单晶的尺寸确定，当硅单晶中的有害重金属杂质被熔锡吸除后，从熔锡中取出硅单晶，并除去表面残留的锡。

通常，为避免沾污，可将炉体抽真空并通入氢气或氮气等气体。

由于本发明的方法是将硅单晶中清除出来的有害重金属杂质溶于金属熔体，而不再存留在硅单晶上，故可避免被去除的杂质在后道工序中重新回到工作区，该方法比传统的吸杂方法简便可靠，去除杂质更彻底。