[发明专利]一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法

说明书

本发明提供一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，在单晶拉制过程中，通入掺杂气体，进行气相掺杂，通过控制掺杂气体的掺杂效率和勾形磁场的抑制率，对单晶轴向电阻率进行控制，包括以下步骤：确定掺杂气体的掺杂效率：根据拉制第一颗单晶时的掺杂气体的浓度和单晶电阻率计算掺杂效率；确定勾形磁场的抑制率：采用与拉制第一颗单晶相同的掺杂工艺拉制第二颗单晶，根据第二颗单晶的电阻率和第一颗单晶的电阻率计算勾形磁场的抑制率；根据掺杂气体的掺杂效率和勾形磁场的抑制率进行单晶的拉制。本发明的有益效果是对硅溶液的对流进行抑制，将单晶的电阻率控制在一个相对较小的电阻区域，单晶的轴向电阻率一致性好。

技术领域

本发明属于硅单晶拉制技术领域，尤其是涉及一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法。

背景技术

现有的直拉半导体单晶炉，直拉法高阻单晶电阻率的控制主要是使用N或P型合金掺杂的方式控制，受到硼/磷单质分凝的影响，直拉法半导体单晶电阻率分布为头部电阻高，尾部电阻低，因此，符合客户规格的入档电阻率有限，尤其是N型高阻半导体单晶，分凝系数为0.35，电阻入档率极低，生产成本高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，以解决现有技术存在的以上或者其他前者问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，在单晶拉制过程中，通入掺杂气体，进行气相掺杂，通过控制掺杂气体的掺杂效率和勾形磁场的抑制率，对单晶轴向电阻率进行控制，包括以下步骤：

确定掺杂气体的掺杂效率：根据拉制第一颗单晶时的掺杂气体的浓度和单晶电阻率计算掺杂效率；

确定勾形磁场的抑制率：采用与拉制第一颗单晶相同的掺杂工艺拉制第二颗单晶，根据第二颗单晶的电阻率和第一颗单晶的电阻率计算勾形磁场的抑制率；

根据掺杂气体的掺杂效率和勾形磁场的抑制率进行单晶的拉制。

进一步的，确定掺杂气体的掺杂效率的步骤中，包括以下步骤：

设置气掺装置至硅溶液液面的距离，且控制勾形磁场保持不开启状态；

设定第一掺杂效率为100％，根据第一颗单晶头部目标电阻率计算理论掺杂气体的掺杂浓度；

根据理论掺杂气体的掺杂量进行第一颗单晶拉制，第一颗单晶拉制后，测量第一颗单晶头部实际电阻率；

根据测得的第一颗单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度；

计算掺杂气体的掺杂效率。

进一步的，根据测得的第一颗单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度步骤中，采用下述公式进行计算：

其中，N为杂质浓度，ρ为电阻率。

进一步的，计算掺杂气体的掺杂效率步骤中，采用下述公式进行计算：

掺杂效率＝实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度/进入单晶炉内的掺杂气体的浓度。

进一步的，掺杂气体为掺杂气源与氩气的混合气体，掺杂气源的流量为1-100ml/min，掺杂气源的浓度为40-400ppm，氩气的流量为1000-30000ml/min。

进一步的，掺杂气体在化料结束时进行掺杂。

进一步的，确定勾形磁场的抑制率的步骤中，包括以下步骤：

设置勾形磁场的高度及强度；

采用与第一颗单晶拉制时的相同的掺杂工艺拉制第二颗单晶，测量第二颗单晶的头部电阻率；