将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法技术

本发明专利技术涉及直拉硅单晶生长技术领域，具体地说，涉及将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法。包括：设计新型石英舟；制备特定重量的高磷含量的硅磷合金；将硅磷合金连同新型石英舟一起清洗后放置在石英坩埚底部中央；将新型石英舟置于热区中央；将热区上升至设定温度并保持恒温一段时间；升温至熔化完成。本发明专利技术设计可将硅磷合金连同石英舟一起直接用于重掺磷硅单晶生长掺杂，不需分离两者；可以精准计算出所需硅磷合金的重量，便于控制磷含量；将石英舟置于热区中央，辅以特定升温工艺，可以实现石英舟与石英坩埚完全粘连，不会漂浮至液面；使用石英舟可以增加硅熔液和石英的接触面积，有利于提高重掺磷硅单晶氧含量。有利于提高重掺磷硅单晶氧含量。有利于提高重掺磷硅单晶氧含量。

【技术实现步骤摘要】
将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法


[0001]本专利技术涉及直拉硅单晶生长
，具体地说，涉及将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法。

技术介绍

[0002]随着极大规模集成电路时代的到来，CMOS工艺因其众所周知的低功耗和优良的噪声容限，已经成为IC业的流行工艺。而具有极低电阻率的重掺杂硅单晶既有利于消除小特征尺寸CMOS器件所敏感的闩锁效应，也有利于降低功率器件的能量损耗，因而成为制备高质量外延器件最重要的衬底材料。N型硅单晶常见的掺杂剂有三种磷、砷和锑，单就其固溶度来讲，磷和砷比锑高两个数量级，但砷的氧化物有剧毒，对环境具有很大的危害。综合而言，重掺磷硅单晶是比重掺砷、重掺锑硅单晶更优的衬底材料。
[0003]轻掺磷硅单晶制备时，需要掺入的磷元素量很少，例如40KG多晶硅熔液，掺入0.001g磷粉，熔液电阻率便达到1Ω
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cm左右。而如此少量的磷粉，其掺杂准确性是非常难保证的。所以，轻掺磷硅单晶一般采用母合金形式掺入，操作非常简单，在装料时随着多晶原料一起装入石英坩埚中即可。这种母合金又称硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将石英舟的上部设计为圆环形状，石英舟的底部设计为球缺形状，球缺外表面曲面半径r与直拉硅单晶生长用的石英坩埚的底部内表面的曲面半径R相同，形成新型石英舟；S2、在硅磷合金制备时，将硅单质放在步骤S1中设计的新型石英舟内、磷单质放在另一个普通石英舟内，在高温下通过使用定向凝固技术制备出特定重量的高磷含量的硅磷合金；S3、将制备的高磷含量的硅磷合金连同新型石英舟一起进行弱酸漂洗、超纯水超声清洗，去除表面氧化层及污渍；S4、在重掺磷硅单晶生长的装料阶段，将硅磷合金连同新型石英舟一起放置在形状匹配的石英坩埚底部中央，然后将多晶硅料装填在新型石英舟周围和上方；S5、将石英坩埚放置在单晶炉内的石墨坩埚内，并通过升降机构将石墨坩埚放置在加热器内特定区域，要求新型石英舟处于加热器热区的中央区域；S6、提升加热器功率进行升温，直至加热器热区中央区域温度上升至设定温度，然后保持恒温一段时间；S7、继续提升加热器功率至设定化料功率进行升温，将多晶硅料和硅磷合金逐渐熔化，直至全部熔化完成；最后下降加热器功率至设定长晶功率，稳定温度在硅熔点附近，然后进入晶体生长阶段。2.根据权利要求1所述的将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法，其特征在于：所述步骤S1中，新型石英舟的底部外表面曲面半径r的设计范围为350～700mm；新型石英舟的高度为25～45mm，新型石英舟的顶端水平高度小于收尾硅液面；新型石英舟上部圆环的内直径为160～240mm，新型石英舟圆环部分的口径大于晶体直径；新型石英舟的纯度为6N以上。3.根据权利要求1所述的将硅磷合金用于重掺磷硅单晶生长掺杂的使用方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过定向凝固技术制备出的硅磷合金即是将要掺入硅熔液中的掺杂剂，由于磷元素的掺杂入量要求精准，因此硅磷合金的重量是需要精心计算的；具体包括：第一步，根据重掺磷硅单晶的目标电阻率，计算出重掺磷硅单晶的磷掺杂剂浓度；第二步，根据硅单晶生长磷元素的分凝作用，计算出硅熔液的磷掺杂剂浓度；第三步，根据硅熔液的磷掺杂剂浓度以及硅液重量，计算出所需要掺入的磷元素重量；第四步，根据掺入的磷元素重量以及硅磷合金的磷含量，最终计算出所需硅磷合金的重量。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈益军，潘金平，肖世豪，杨国梁，王伟棱，张立安，饶伟星，郑欢欣，赵亮，冯小娟，
申请(专利权)人：海纳半导体山西有限公司，
类型：发明
国别省市：