本发明专利技术揭示具有经改进电阻率控制的用于形成单晶硅锭的方法。所述方法涉及样品棒的生长及电阻率测量。所述样品棒可具有小于产品锭的直径的直径。可通过使电阻率探针与形成在所述样品棒上的平坦片段接触而直接测量所述样品棒的电阻率。可在测量所述电阻率之前在热供体消除循环中使所述样品棒退火。体消除循环中使所述样品棒退火。体消除循环中使所述样品棒退火。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单晶硅锭生产期间的样品棒生长及电阻率测量
[0001]相关申请案的交叉引用
[0002]本申请案要求2018年6月27日申请的第16/020,698号美国专利申请案的优先权，所述案的全部揭示内容以引用的方式并入本文中。
[0003]本专利技术的领域涉及具有经改进电阻率控制的用于形成单晶硅锭的方法，且特定来说，涉及样品棒的生长及电阻率测量的方法。在一些实施例中，样品棒具有小于产品锭的直径的直径。
技术介绍
[0004]单晶硅(其是用于制造半导体电子组件的大多数工艺的起始材料)通常由所谓的丘克拉斯基(Czochralski)(Cz)工艺制备，其中将单一晶种浸入到熔融硅中且接着通过缓慢抽出而生长。熔融硅在其容纳于石英坩埚中的过程中由各种杂质污染，所述杂质当中主要为氧。一些应用(例如先进无线通信应用、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)及低功率、低泄漏装置)需要具有相对高电阻率(例如1500ohm-cm(Ω-cm)或更多)的晶片。
[0005]高纯度多晶硅用于高电阻率锭生产。高纯度多晶硅的特征在于杂质轮廓的扩展，此引起未掺杂材料的本征电阻率范围及其类型的广泛扩展。归因于起始材料中的硼及磷(包括多晶硅材料中的表面硼及磷)的可变性且归因于坩埚中的杂质及/或在热供体消除循环之后更改电阻率的氧水平，此类高或超高电阻率材料中的晶种端电阻率的标定是困难的。此外，此类高电阻率应用可易受电阻率测量中增加的误差影响。
[0006]需要允许相对快速地对多晶硅起始材料的杂质浓度及/或电阻率进行取样及/或允许在消耗相对少量的硅用于电阻率测量的情况下相对快速地测量电阻率及/或允许更好地进行电阻率控制及/或简化非本征掺杂工艺的用于制备高电阻率硅锭的方法。
[0007]本节希望向读者介绍可与在下文中描述及/或要求的本专利技术的各种方面有关的本领域的各种方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促成本专利技术的各种方面的更好理解。因此，应理解，这些陈述应在此意义上阅读且不作为现有技术的认可。
技术实现思路
[0008]本专利技术的一个方面涉及一种用于从固持在坩埚内的硅熔体生产单晶硅锭的方法。将多晶硅添加到所述坩埚。加热所述多晶硅以引起硅熔体在所述坩埚中形成。从所述熔体提拉样品棒。所述样品棒具有直径。使所述样品棒退火以消灭热供体。在消灭热供体之后测量所述样品棒的电阻率。从所述熔体提拉产品锭。所述产品锭具有直径。所述样品棒的所述直径小于所述产品锭的所述直径。
[0009]本专利技术的另一方面涉及一种用于确定固持在坩埚内的多晶硅熔体的电阻率的方法。从所述熔体提拉样品棒。在热供体消除循环中使所述样品棒退火。将电流施加到所述样品棒。在将电流施加到所述样品时使所述样品棒与电阻率探针接触以测量所述棒的所述电
阻率。对于关于本专利技术的上文提及的方面阐述的特征存在各种精进。同样，进一步特征还可被并入本专利技术的上文提及的方面中。这些精进及额外特征可个别或以任何组合存在。例如，下文关于本专利技术的任何所说明实施例论述的各种特征可单独或以任何组合并入本专利技术的任何上述方面中。
附图说明
[0010]图1是用于形成单晶硅锭的提拉设备的示意侧视图；
[0011]图2是从硅熔体生长的样品棒；
[0012]图3是在其表面上形成有平坦片段的样品棒；
[0013]图4是用于测量样品棒的电阻率的测量设备；
[0014]图5是用于测量样品棒的电阻率的I-V曲线；及
[0015]图6是在距晶种端的各个位置处的样品棒的电阻率的散点图。
[0016]贯穿附图，对应参考符号指示对应部件。
具体实施方式
[0017]本专利技术的布建涉及用于通过丘克拉斯基方法生产单晶硅锭的方法，其中生长样品棒以确定熔体的电阻率。样品棒具有小于产品锭的直径。
[0018]根据本专利技术的实施例且参考图1，通过所谓的丘克拉斯基工艺生长产品锭，其中从固持在拉锭器23的坩埚22内的硅熔体44撤出锭。拉锭器23包括外壳26，所述外壳26界定晶体生长腔室16及具有小于生长腔室的横向尺寸的提拉腔室20。生长腔室16具有从生长腔室16过渡到变窄的提拉腔室20的大体上圆顶形状的上壁45。拉锭器23包括入口端口7及出口端口12，它们可用于在晶体生长过程中将工艺气体引入到外壳26及从外壳26移除工艺气体。
[0019]拉锭器23内的坩埚22容纳从其撤出硅锭的硅熔体44。通过熔化经装填到坩埚22的多晶硅而获得硅熔体44。坩埚22安装在转盘31上，所述转盘31用于绕拉锭器23的中心纵向轴线X旋转坩埚22。
[0020]加热系统39(例如，电阻加热器)包围坩埚22用于熔化硅装料以生产熔体44。加热器39还可在坩埚下方延伸，如第8,317,919号美国专利中展示。加热器39由控制系统(未展示)控制，使得在整个提拉工艺中精确地控制熔体44的温度。包围加热器39的绝热体(未展示)可减少通过外壳26损失的热的量。拉锭器23还可包括在熔体表面上方的用于对锭屏蔽坩埚22的热以增大固体-熔体界面处的轴向温度梯度的热屏蔽组合件(未展示)。
[0021]提拉机构(未展示)附接到从所述机构向下延伸的提拉线24。机构能够将提拉线24升高及降低。取决于提拉器的类型，拉锭器23可具有提拉轴件而非线。提拉线24在提拉组合件58中终止，所述提拉组合件58包括固持用于生长硅锭的晶种6的晶种卡盘32。在生长锭时，提拉机构将晶种6降低，直到其接触硅熔体44的表面。一旦晶种6开始融化，提拉机构便将晶种向上缓慢升高通过生长腔室16及提拉腔室20以生长单晶硅锭。提拉机构旋转晶种6的速度及提拉机构将晶种升高的速度(即，提拉速率v)由控制系统控制。
[0022]工艺气体通过入口端口7引入到外壳26中且从出口端口12撤出。工艺气体在外壳26内产生氛围且熔体及氛围形成熔体-气体界面。出口端口12与拉锭器的排放系统(未展
示)流体连通。
[0023]在这点上，图1中展示且本文中描述的拉锭器23为示范性的且可使用其它拉晶器配置及布置以从熔体提拉单晶硅锭，除非另有说明。
[0024]根据本专利技术的实施例，在将多晶硅添加到坩埚22且操作加热系统39以熔掉多晶硅之后，从熔体提拉样品锭或棒。在图2中展示实例性样品棒5。棒5包括其中棒从晶种向外过渡并渐缩以达到目标直径的冠部部分21。棒5包括通过增加提拉速率而生长的晶体的恒定直径部分25或圆柱形主体或简称“本体”。样品棒5的主体25具有相对恒定直径。棒5包括其中棒在主体25之后在直径上渐缩的尾部或端锥29。当直径变得足够小时，棒接着与熔体分开。棒5具有延伸通过锭的冠部21及末端33的中心纵向轴线A。
[0025]样品棒5的生长条件可通常选自所属领域的技术人员可用的任何适合的生长条件。样品棒5可使用锁定晶种提升(即，固定提拉速度，其中直径变动例如+/-约5mm)或主动晶种提升(变动提拉速度以维持目标直径)生长。
[0026]样品棒5具有小于在样品棒之后生长的产品锭的直径。例如，样品棒的直径可为小于产品锭的直径的0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】cm、至少约10,000Ω-cm、从约1,500Ω-cm到约50,000ohm-cm或从约8,000Ω-cm到约50,000Ω-cm的电阻率。14.根据权利要求1到13中任一权利要求所述的方法，其包含确定所述样品棒的平均电阻率。15.根据权利要求14所述的方法，其中通过测量设备固定所述样品棒，所述测量设备包含在使所述样品棒与电阻率探针接触时固持所述样品棒的夹具。16.根据权利要求1到15中任一权利要求所述的方法，其中在至少约500℃、至少约650℃、至少约800℃、从约500℃到约900℃或从约650℃到约1100℃的温度下使所述样品棒退火。17.根据权利要求1到16中任一权利要求所述的方法，其中所述退火的长度为至少约5秒、至少约30秒、至少约1分钟、至少约3分钟、从约5秒到15分钟、从约5秒到约5分钟或从约5秒到约3分钟。18.一种用于确定固持在坩埚内的多晶硅熔体的电阻率的方法，所述方法包含：从所述熔体提拉样品棒；在热供体消除循环中使所述样品棒退火；将电流施加到所述样品棒；及在将电流施加到所述样品时使所述样品棒与电阻率探针接触以测量所述棒的所述电阻率。19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包含在所述样品棒的表面上形成平坦片段，所述电阻率探针接触所述平坦片段以测量所述棒的所述电阻率。20.根据权利要求18或权利要求19所述的方法，其中所述探针为双点电阻率探针。21.根据权利要求18到20中任一权利要求所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡瑞喜玛，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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