【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用连续柴可斯基方法生长氮掺杂单晶硅锭的方法以及通过此方法生长的单晶硅锭
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张两者在2019年9月13日申请的第16/569,949号及第16/570,010号美国非临时专利申请案的优先权，且所述申请案的全部公开内容特此以其全文引用的方式并入。
[0003]本公开的领域涉及一种使用连续柴可斯基方法生长单晶硅锭的方法及一种通过此方法生长的单晶硅锭。
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)通常由柴可斯基(“Cz”)方法制备。在此方法中，将多晶硅装料到坩埚中且熔融多晶硅，使一种晶与熔融硅接触，且通过缓慢提取来生长单晶体。在完成颈部的形成之后，通过(例如)降低拉晶速率及/或熔体温度来扩大晶体的直径，直到达到所要或目标直径。接着，通过控制拉晶速率及熔体温度同时补偿降低熔体液位来生长具有大致恒定直径的晶体的圆柱形主体。在生长工艺将近结束时但在坩埚清空熔融硅之前，晶体直径通常经逐渐减小以形成呈端锥的形式的尾端。端锥通常通过提高拉...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种通过连续柴可斯基方法制备单晶硅锭的方法，所述方法包括：将多晶硅的初始装料添加到坩埚，所述初始装料进一步包括氮源；加热包括多晶硅的所述初始装料及所述氮源的所述坩埚以引起硅熔体形成于所述坩埚中，所述硅熔体包括熔融硅的初始容积且具有初始熔体高度液位；使硅种晶与硅熔体接触；抽取所述硅种晶以生长颈部部分，其中在所述颈部部分的生长期间，依颈部部分拉晶速率来抽取所述硅种晶，且其中所述颈部部分具有至少约1
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个原子/cm3的颈部部分氮浓度；抽取所述硅种晶以邻近于所述颈部部分生长向外扩口晶种锥，其中在所述向外扩口晶种锥的生长期间，依晶种锥拉晶速率来抽取所述硅种晶，且其中所述向外扩口晶种锥具有至少约1
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个原子/cm3的向外扩口晶种锥氮浓度；及抽取所述硅种晶以邻近于所述向外扩口晶种锥生长所述单晶硅锭的主体，其中在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间，所述硅熔体包括熔融硅的容积及熔体高度液位，且其中所述单晶硅锭的所述主体具有至少约1
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个原子/cm3的主体氮浓度；其中所述单晶硅锭的所述主体依初始可变主体拉晶速率及恒定主体拉晶速率生长，其中所述单晶硅锭的所述主体在所述单晶硅锭的所述主体的长度的小于约20％内依所述初始可变主体拉晶速率生长，且在生长期间于所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少约30％内依所述恒定主体拉晶速率生长；且进一步其中多晶硅连续进给或周期性进给到所述坩埚以借此补充熔融硅的容积，且借此在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间维持所述坩埚中的熔体高度液位，且所述氮源连续进给或周期性进给到所述坩埚以借此补充氮量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是固体氮源。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是氮化硅粉末。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是其表面上具有氮化硅膜的硅晶片，其中任选地压碎所述硅晶片。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是氮氧化硅玻璃。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是氮气。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述颈部部分氮浓度是介于约1
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个原子/cm3到约1
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个原子/cm3之间，或介于约1
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个原子/cm3之间，或介于约5
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个原子/cm3到约1
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个原子/cm3之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述向外扩口晶种锥氮浓度是介于约1
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个原子/cm3之间，或介于约1
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个原子/cm3之间。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述氮源是以每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约1毫克氮到约100毫克氮之间、每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约1毫克氮到约25毫克氮之间或每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约2毫克氮到约15毫克氮之间的量连续进给或周期性进给到所述坩埚。10.根据权利要求1所述的方法，其中氮化硅在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间，以每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约2.5毫克氮化硅到约250毫克氮化硅之
间、每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约5毫克氮化硅到约100毫克氮化硅之间或每50mm的所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度约10毫克氮化硅到约50毫克氮化硅之间的量连续进给或周期性进给到所述坩埚。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体氮浓度是介于约1
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个原子/cm3到约1
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个原子/cm3之间，或介于约1
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个原子/cm3到约1.5
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个原子/cm3之间，或介于约5
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个原子/cm3之间。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体氮浓度在所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少40％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少50％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少60％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少70％或所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少80％上是介于约5
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个原子/cm3到约1
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个原子/cm3之间。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体氮浓度是介于约1
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个原子/cm3到约1.5
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个原子/cm3之间或介于约5
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个原子/cm3之间，且其中所述主体氮浓度在所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少40％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少50％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少60％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少70％或所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少80％上变动不超过平均主体氮浓度以上20％且不小于所述平均主体氮浓度以下20％。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体氮浓度介于约5
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个原子/cm3到约1
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个原子/cm3之间，且其中所述主体氮浓度在所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少40％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少50％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少60％、所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少70％或所述单晶硅锭的所述主体的轴向长度的至少80％上变动不超过平均主体氮浓度以上20％且不小于所述平均主体氮浓度以下20％。15.根据权利要求1所述的方法，其中在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间，将磁场施加于所述硅熔体。16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间，将水平磁场施加于所述硅熔体。17.根据权利要求15所述的方法，其中在所述单晶硅锭的所述主体的生长期间，将尖点磁场施加于所述硅熔体。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述外加磁场在所述单晶硅锭的所述主体的所述生长的至少约70％期间，维持基本上恒定熔体/固体界面分布。19.根据权利要求15所述的方法，其中所述外加磁场在所述单晶硅锭的所述主体的所述生长的约70％到约90％之间期间，维持基本上恒定熔体/固体界面分布。20.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是至少约1000毫米长，例如至少1400毫米长，例如至少1500毫米长，或至少2000毫米长，或至少2200毫米，例如2200毫米，或至少约3000毫米长，或至少约4000毫米长。21.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体具有至少约150毫米的直径，例如至少约200毫米、至少约300毫米或至少约450毫米。22.根据权利要求1所述的方法，其中所述恒定主体拉晶速率是介于约0.4mm/min到约
0.8mm/min之间，介于约0.4mm/min到约0.7mm/min之间，或介于约0.4mm/min到约0.65mm/min之间。23.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是在所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的约5％到约20％之间依所述初始可变主体拉晶速率生长。24.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是在生长期间于所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少约50％内依所述恒定主体拉晶速率生长。25.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是在生长期间于所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少约70％内依所述恒定主体拉晶速率生长。26.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是在生长期间于所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少约80％内依所述恒定主体拉晶速率生长。27.根据权利要求1所述的方法，其中所述单晶硅锭的所述主体是在生长期间于所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少约90％内依所述恒定主体拉晶速率生长。28.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体拉晶速率是足以在所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少70％上避免聚结点缺陷的恒定临界拉晶速率。29.根据权利要求1所述的方法，其中所述主体拉晶速率是足以在所述单晶硅锭的所述主体的所述长度的至少90％上避免聚结点缺陷的恒定临界拉晶速率。30.根据权利要求1所述的方法，其中熔融硅的所述容积在所述单晶硅锭的所述主体的至少约90％的生长期间变动不超过约1.0容...
【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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