[发明专利]能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法

说明书

本发明提供一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法，属于掺杂硅单晶生产技术领域。该方法包括以下步骤：等径前工序中，调节氩气流量为120slm‑130slm，并保持该氩气流量至二段等径工序结束；并且，等径前工序中，调节单晶炉炉压为12 kPa‑15 kPa；一段等径工序中，将单晶炉炉压逐渐升高至18 kPa‑20 kPa；二段等径工序中，维持单晶炉炉压为18 kPa‑20 kPa。通过该方法生产重掺砷硅单晶，能够显著降低所制备的重掺砷硅单晶的电阻率，尤其是将重掺砷硅单晶晶棒的头部电阻率降低至0.0029Ω.cm以下，提高重掺砷硅单晶晶棒的综合利用率，降低生产成本。同时，重掺砷硅单晶晶棒拉制过程中，发生晶变导致NG的概率显著下降，进一步提高重掺砷硅单晶晶棒的合格率。

技术领域

本发明属于掺杂硅单晶生产技术领域，具体涉及一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法。

背景技术

目前半导体功率器件随着光伏发电以及新能源电动汽车领域的行业崛起需求日益旺盛，导致IGBT等功率器件对N型晶圆的电阻率特性要求越来越高。目前N型重掺As的电阻率规格需求普遍在0.003Ω.cm以下，极个别需求已经在0.002Ω.cm以下。但是目前大尺寸(8寸以上)掺As硅单晶电阻率普遍在0.0035-0.0045Ω.cm，无法满足低电阻率的需求。

目前直拉法生产大尺寸重掺As硅单晶的生产工艺中，均采用气相掺杂的方式进行掺杂，主要工艺过程包括稳定、引晶、放肩、转肩、等径、收尾，其中，在等径前，维持单晶炉炉压稳定在较低位置(8kPa-10kPa),等径时，逐渐升高炉压至较高位置(16kPa-18kPa)，并维持至收尾结束。而且，在等径前，维持较高的氩气流量(90slm-100slm)，等径时逐渐降低氩气流量，并维持至收尾结束。以2408SR单晶炉生产8吋重掺As硅单晶晶棒为例，硅料投料量为120kg时，合适的As掺杂剂投料量为900g-950g，生产的重掺As硅单晶的头部电阻率多集中在0.0031-0.0035Ω.cm，晶棒可利用部分较少。通过提高As掺杂剂的投料量，能够在一定程度上降低中重掺As硅单晶的电阻率，但是导致单晶炉内残存大量未进入硅熔液的As杂质，导致晶体生长过程中频繁晶变，无法形成单晶。

发明内容

有鉴于此，本发明提供提供一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法，以解决现有技术中存在的直拉法重掺As硅单晶头部电阻率较高，晶棒可利用部分较少的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法，用于以2408SR单晶炉为生产装置，采用直拉法生产8吋重掺As硅单晶，包括依次进行的等径前工序、一段等径工序、二段等径工序及收尾工序；

其中，等径前工序中，调节氩气流量为120slm-130slm，并保持该氩气流量至二段等径工序结束；并且，等径前工序中，调节单晶炉炉压为12kPa-15kPa；一段等径工序中，将单晶炉炉压逐渐升高至17kPa-20kPa；二段等径工序中，维持单晶炉炉压为17kPa-20kPa。

优选地，所述等径前工序包括依次进行的稳定工序、引晶工序、放肩工序、转肩工序。

优选地，所述一段等径工序中，等径长度为200mm-500mm。

优选地，所述一段等径工序中，等径长度为300±10mm。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种能够降低头部电阻率的重掺As硅单晶生产方法，其有益效果是：通过调整等径前工序、一段等径工序、二段等径工序及收尾工序的单晶炉炉压，并提高工艺过程中的氩气流量，显著降低所制备的重掺As硅单晶的电阻率，尤其是将重掺As硅单晶晶棒的头部电阻率降低至0.0029Ω.cm以下，提高重掺As硅单晶晶棒的综合利用率，降低生产成本。同时，电阻率降低的同时，重掺As硅单晶晶棒拉制过程中，发生晶变导致NG的概率显著下降，进一步提高重掺As硅单晶晶棒的合格率，降低生产成本。

附图说明