CN114959878A - 一种提高cz法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法 - Google Patents

一种提高cz法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法 Download PDF

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CN114959878A CN202210632269.6A CN202210632269A CN114959878A CN 114959878 A CN114959878 A CN 114959878A CN 202210632269 A CN202210632269 A CN 202210632269A CN 114959878 A CN114959878 A CN 114959878A
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Abstract

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。

Description

一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法
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：
Figure BDA0003680465920000021
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；
计算勾形磁场的抑制率。
进一步的，勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：
勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率。
进一步的，勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上10-20mm，勾形磁场的强度为600-1000Gs。
进一步的，勾形磁场在化料阶段至停炉过程中均保持开启状态。
由于采用上述技术方案，在直拉单晶的过程中，采用气掺装置对掺杂气体进行气相掺杂，使用气相掺杂的方式替代合金掺杂，通过控制气相掺杂的时间，并控制掺杂气体的浓度及流量及掺杂气体的开启时机，控制掺杂气体的掺杂效率；同时控制勾形磁场的位置及强度，并控制勾形磁场的开启时机，对硅溶液的对流进行抑制，达到降低硅单晶的氧含量的目的，对硅溶液中的高阻硅溶液的对流和低阻硅溶液的对流进行抑制，使得高氧区局部对流向低氧区局部对流进行补充，控制单晶的轴向电阻率，使得单晶的头部电阻率和尾部电阻率相当，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，实现直拉法半导体单晶电阻率的控制，提高一颗单晶的电阻入档率，提高直拉法高阻半导体单晶的合格率和产能，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明的一实施例的单晶炉系统的结构示意图。
图中：
1、气掺装置 2、磁场装置
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的一实施例涉及一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，用于拉制单晶时使用，在单晶拉制过程中进行掺杂气体的气相掺杂，并在单晶拉制过程中，控制勾形磁场的位置及强度和掺杂气体的浓度及流量，并控制勾形磁场的开启时机及掺杂气体的开启时机，对硅溶液中的高阻硅溶液的对流和低阻硅溶液的对流进行抑制，使得高氧区局部对流向低氧区局部对流进行补充，控制气相掺杂的掺杂效率和勾形磁场的抑制率，控制单晶的轴向电阻率，使得单晶的轴向电阻率一致性好。
一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，采用如图1所示的单晶炉系统进行拉制，气掺装置1进行掺杂气体的通入，磁场装置2用于产生勾形磁场，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，利用勾形磁场能够对硅溶液的对流进行抑制以及气相掺杂杂质浓度可控的特点，能够将直拉法高阻半导体单晶电阻率控制到一个相对较小的电阻区域，使得单晶电阻率分布为头部-尾部电阻相当，提高一颗单晶的电阻入档率，提高直拉法高阻半导体单晶的合格率和产能，降低生产成本。
具体包括以下步骤：
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，由于不同的炉台和工艺条件下掺杂效率是不同的，所以，首先需要确定掺杂气体的掺杂效率，以此控制拉制单晶过程中的掺杂气体的掺杂量，以便于对单晶的电阻率进行控制；具体地，在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1至硅溶液液面的距离，且控制勾形磁场保持不开启状态，掺杂气体进行掺杂时，采用气掺装置1对掺杂气体进行导向，使得掺杂气体能够直接流动至石英坩埚内硅溶液液面处，掺杂气体能够均匀分布在单晶硅棒下方的硅溶液处，进行气相掺杂，减少掺杂气体在流动过程中的损耗，在确定掺杂气体的掺杂效率时，首先确定气掺装置1至硅溶液液面的距离，后续在进行单晶拉制时均以该距离进行气掺装置1的位置的设置，保证流动至硅溶液液面处掺杂气体的量一致，这里，指的是气掺装置1的气体输出端(气掺装置1的末端)至硅溶液液面的距离，保证气掺装置1的末端与硅溶液液面具有一定的距离，避免气掺装置1与硅溶液接触而引入新的杂质，同时，能够使得掺杂气体从气掺装置1内流出后直接与硅溶液接触，均匀的分布在硅溶液上，进行气相掺杂，
气掺装置1的位置确定后，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：在拉制第一颗单晶时，按照掺杂气体的掺杂效率为第一掺杂效率时，也就是按照掺杂效率为100％进行掺杂，根据设定的需要拉制的第一颗单晶的头部目标电阻率计算理论掺杂气体的掺杂浓度，该计算公式为公知技术，本领域的技术人员根据实际需求进行计算，头部目标电阻率为第一颗单晶拉制之前需设定的目标值，根据头部目标电阻率和掺杂效率计算理论掺杂气体的掺杂浓度；
理论掺杂气体的掺杂浓度确定后，根据理论掺杂气体的掺杂浓度进行第一颗单晶拉制，第一颗单晶拉制后，测量单晶头部实际电阻率；
测量得到单晶头部实际电阻率后，根据测得的单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度，在该步骤中，N型/P型单晶电阻率对应的掺杂剂浓度采用下述公式进行计算：
Figure BDA0003680465920000051
其中，N为掺杂剂浓度，ρ为单晶电阻率，
Figure BDA0003680465920000052
根据上述公式可以计算出掺杂剂浓度与对应的单晶电阻率之间的计算公式，计算公式如下：
Figure BDA0003680465920000053
同理，根据上述公式也可以计算出单晶电阻率与对应的掺杂剂浓度之间的计算公式，计算公式如下：
Figure BDA0003680465920000054
根据上述公式，将测量得到的单晶头部实际电阻率带入上述公式
Figure BDA0003680465920000061
可以得到气相掺杂时的实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度。
计算掺杂气体的掺杂效率，在该计步骤中，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，实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度由上一步计算可以知道，进入单晶炉内的掺杂气体的浓度可以控制，在单晶拉制过程中，可以设置掺杂气体的流量和掺杂气体的浓度，所以，根据实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度和进入单晶炉内的掺杂气体的浓度，可以计算掺杂气体的掺杂效率。
根据计算得到的掺杂气体的掺杂效率，在进行第二颗单晶及后续多颗单晶的拉制时，可以根据掺杂气体的掺杂效率，计算实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度，根据实际气体掺杂进入单晶硅溶液的杂质浓度和计算公式
Figure BDA0003680465920000062
可以计算得到单晶的电阻率，因此，可以提前计算出每一颗单晶在任一长度的电阻率，在每一颗单晶拉制过程中，控制单晶任一长度的电阻率所对应的掺杂气体的流量和浓度，以此控制单晶的轴向电阻率，使得单晶的头部电阻率和尾部电阻率相当，将单晶电阻率控制到一个相对较小的电阻区域，使得单晶电阻率一致性好。
在单晶拉制过程中，控制掺杂气体的掺杂时机，以便控制拉制单晶的电阻率，在本实施例中，掺杂气体在化料结束时进行掺杂，在单晶拉制过程中，在化料阶段不进行掺杂，在化料阶段结束后进入引晶阶段时，进行掺杂气体的掺杂，向单晶炉内通入掺杂气体，掺杂气体可以在任一时间段结束通入，根据实际需求进行设置即可。
上述的掺杂气体为磷烷与氩气的混合气体或硼烷与氩气的混合气体，掺杂气源为磷烷或硼烷，根据需拉制的单晶的类型进行选择，拉制N型单晶时选择磷烷进行掺杂，拉制P型单晶时选择硼烷进行掺杂。
在单晶拉制过程中，控制掺杂气源的浓度和流量，同时控制氩气的流量，进而控制掺杂气体的浓度和流量，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，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求。
确定勾形磁场的抑制率：采用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，在直拉单晶过程中，控制勾形磁场的位置和磁场强度，能够降低单晶头部氧含量，保证单晶轴向氧含量的均一性，能够抑制硅溶液对流从而达到降低氧含量的目的。在拉制第二颗单晶时，与拉制第一颗单晶的掺杂工艺相同，即，气掺装置1至硅溶液液面的距离、掺杂气体的流量和浓度、掺杂气体的通入时机等均保持不变，则掺杂效率保持不变，进行第二颗单晶的拉制，但在拉制第二颗单晶过程中打开勾形磁场。具体地，该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，在拉制第二颗单晶的过程中，保持勾形磁场开启状态，并控制勾形磁场的高度和强度，勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上10-20mm，勾形磁场的强度为600-1000Gs，根据实际需求进行选择设置，这里不做具体要求，同时，勾形磁场在化料阶段至停炉过程中均保持开启状态。
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；
测量得到第二颗单晶的头部电阻率后，计算勾形磁场的抑制率，勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：
勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率，根据第一颗单晶的头部电阻率和第二颗单晶的头部电阻率可以对单晶拉制过程中勾形磁场的抑制率进行计算，得到勾形磁场的抑制率，勾形磁场的抑制率能够显示勾形磁场对硅溶液对流的抑制比例，体现在单晶的氧含量上，通过勾形磁场对硅溶液对流的抑制作用，单晶氧含量得以降低。
当掺杂气体的掺杂效率和勾形磁场的抑制率均确定后，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，控制单晶的轴向电阻率，使得单晶的头部电阻率和尾部电阻率相当，缩小单晶的电阻率控制在一个较小的范围。
勾形磁场对硅溶液的对流具有抑制作用，能够控制硅溶液中高阻硅溶液和低阻硅溶液的混合效率，在单晶首次气体掺杂后在等径过程中不再补充掺杂气体的情况下，该混合效率影响单晶的轴向电阻率分布，磁场强度越强，抑制作用越强，因此可根据第二颗单晶的轴向电阻分布调整勾形磁场强度，确保单晶轴向电阻通颗在档。
当磁场强度影响的混合效率，无法满足轴向电阻均一性，即，出现电阻率反翘(电阻率头低尾高)的情况下，需要对气体掺杂的相关参数进行调整，根据电阻率反翘的等径长度、掺杂效率和磁场抑制作用，计算气掺掺杂量，在对应等径位置设定气体掺杂的开启时机和气掺量，确保轴向电阻通颗在档。
下面以一些具体实施例进行说明。
实施例一
在进行单晶拉制的过程中，设置气掺装置1至硅溶液液面的距离，且控制勾形磁场保持不开启状态，气掺装置1的末端至硅溶液的液面距离为15mm；
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量，第一颗单晶头部目标电阻率为80Ω·cm，则可以计算出为了得到该目标电阻率晶棒杂质浓度5.35967E+13atom/cm3；得到该目标电阻率理论掺杂气体杂质浓度1.48064E+14atom/cm3；
理论掺杂气体杂质浓度确定后，根据理论掺杂气体的杂质浓度进行第一颗单晶拉制，在化料阶段结束后，向单晶炉内通入掺杂气体，根据理论掺杂气体的产量，确定掺杂气源的流量、浓度及氩气的流量，掺杂气源的流量为1.100062889ml/min，掺杂气源的浓度为100ppm，氩气的流量为23000ml/min，通气时间1min；
第一颗单晶拉制完成后，测量单晶头部实际电阻率，单晶头部实际电阻率为114Ω·cm；
根据测得的单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度，根据
Figure BDA0003680465920000091
公式进行计算，得到进入硅单晶的杂质浓度为：3.74242E+13atom/cm3，溶液的杂质浓度为1.03141E+14atom/cm3；
计算掺杂气体的掺杂效率，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，得到的掺杂效率为69.6594％；
打开磁场装置2，设置勾形磁场的高度及强度，在拉制第二颗单晶的过程中，保持勾形磁场开启状态，勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上10mm，勾形磁场的强度为600Gs；
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，测量第二课单晶的头部电阻率；
计算勾形磁场的抑制率，勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率，得到勾形磁场的抑制率为70％。
采用上述的工艺方法拉制的单晶，头部电阻率为81.9Ω·cm，尾部电阻率为77.5Ω·cm，单晶的长度与单晶轴向电阻率的关系如下表所示：
单晶长度/mm 0 300 600 900 1200 1500
电阻率/Ω·cm 81.9 80 79.2 78.8 78.2 77.5
由上表可以知道，随着单晶长度的增加，单晶的轴向电阻率一致性好。
实施例二
在进行单晶拉制的过程中，设置气掺装置1至硅溶液液面的距离，且控制勾形磁场保持不开启状态，气掺装置1的末端至硅溶液的液面距离为18mm；
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量，第一颗单晶头部目标电阻率为80Ω·cm，则可以计算出为了得到该目标电阻率晶棒杂质浓度5.35967E+13atom/cm3；得到该目标电阻率理论掺杂气体杂质浓度1.48064E+14atom/cm3；理论掺杂气体的掺杂量确定后，根据理论掺杂气体的掺杂量进行第一颗单晶拉制，在化料阶段结束后，向单晶炉内通入掺杂气体，根据理论掺杂气体的产量，确定掺杂气源的流量、浓度及氩气的流量，掺杂气源的流量为1.100062889ml/min，掺杂气源的浓度为100ppm，氩气的流量为23000ml/min，通气时间1min；
第一颗单晶拉制完成后，测量单晶头部实际电阻率，单晶头部实际电阻率为132Ω·cm；
根据测得的单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度，根据
Figure BDA0003680465920000101
公式进行计算，得到进入硅单晶的杂质浓度为：3.22559E+13atom/cm3，溶液的杂质浓度为8.87843E+13atom/cm3；计算掺杂气体的掺杂效率，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，得到的掺杂效率为59.9633％；
打开磁场装置2，设置勾形磁场的高度及强度，在拉制第二颗单晶的过程中，保持勾形磁场开启状态，勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上15mm，勾形磁场的强度为800Gs；
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，测量第二课单晶的头部电阻率；
计算勾形磁场的抑制率，勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率，得到勾形磁场的抑制率为62.2％。
采用上述的工艺方法拉制的单晶，头部电阻率为82.1Ω·cm，尾部电阻率为75.3Ω·cm，单晶的长度与单晶轴向电阻率的关系如下表所示：
单晶长度/mm 0 300 600 900 1200 1500
电阻率/Ω·cm 82.1 80.2 79.3 77.9 76.8 75.3
由上表可以知道，随着单晶长度的增加，单晶的轴向电阻率一致性好。
实施例三
在进行单晶拉制的过程中，设置气掺装置1至硅溶液液面的距离，且控制勾形磁场保持不开启状态，气掺装置1的末端至硅溶液的液面距离为20mm；
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量，第一颗单晶头部目标电阻率为80Ω·cm，则可以计算出为了得到该目标电阻率晶棒杂质浓度5.35967E+13atom/cm3；得到该目标电阻率理论掺杂气体杂质浓度1.48064E+14atom/cm3；理论掺杂气体的掺杂量确定后，根据理论掺杂气体的掺杂量进行第一颗单晶拉制，在化料阶段结束后，向单晶炉内通入掺杂气体，根据理论掺杂气体的产量，确定掺杂气源的流量、浓度及氩气的流量，掺杂气源的流量为1.100062889ml/min，掺杂气源的浓度为100ppm，氩气的流量为23000ml/min，通气时间1min；
第一颗单晶拉制完成后，测量单晶头部实际电阻率，单晶头部实际电阻率为146Ω·cm；
根据测得的单晶头部实际电阻率计算进入硅溶液的杂质浓度，根据
Figure BDA0003680465920000121
公式进行计算，得到进入硅单晶的杂质浓度为：2.9123E+13atom/cm3，溶液的杂质浓度为8.00818E+13atom/cm3；计算掺杂气体的掺杂效率，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，得到的掺杂效率为54％；
打开磁场装置2，设置勾形磁场的高度及强度，在拉制第二颗单晶的过程中，保持勾形磁场开启状态，勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上20mm，勾形磁场的强度为1000Gs；
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，测量第二课单晶的头部电阻率；
计算勾形磁场的抑制率，勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率，得到勾形磁场的抑制率为54.8％。
采用上述的工艺方法拉制的单晶，头部电阻率为83.5Ω·cm，尾部电阻率为72.1Ω·cm，单晶的长度与单晶轴向电阻率的关系如下表所示：
单晶长度/mm 0 300 600 900 1200 1500
电阻率/Ω·cm 83.5 81.3 80.1 78.2 75.8 72.1
由上表可以知道，随着单晶长度的增加，单晶的轴向电阻率一致性好。
由于采用上述技术方案，在直拉单晶的过程中，采用气掺装置对掺杂气体进行气相掺杂，使用气相掺杂的方式替代合金掺杂，通过控制气相掺杂的时间，并控制掺杂气体的浓度及流量及掺杂气体的开启时机，控制掺杂气体的掺杂效率；同时控制勾形磁场的位置及强度，并控制勾形磁场的开启时机，对硅溶液的对流进行抑制，达到降低硅单晶的氧含量的目的，对硅溶液中的高阻硅溶液的对流和低阻硅溶液的对流进行抑制，使得高氧区局部对流向低氧区局部对流进行补充，控制单晶的轴向电阻率，使得单晶的头部电阻率和尾部电阻率相当，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，实现直拉法半导体单晶电阻率的控制，提高一颗单晶的电阻入档率，提高直拉法高阻半导体单晶的合格率和产能，降低生产成本。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：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；
根据所述掺杂气体的掺杂效率和所述勾形磁场的抑制率进行单晶的拉制。
2.根据权利要求1所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述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，且控制所述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；
根据所述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。
3.根据权利要求2所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述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：
Figure FDA0003680465910000021
其中，N为杂质浓度，ρ为电阻率。
4.根据权利要求3所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述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。
5.根据权利要求2-4任一项所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述掺杂气体为掺杂气源与氩气的混合气体，所述掺杂气源的流量为1-100ml/min，所述掺杂气源的浓度为40-400ppm，所述氩气的流量为1000-30000ml/min。
6.根据权利要求1-4任一项所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述掺杂气体在化料结束时进行掺杂。
7.根据权利要求1-4任一项所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述确定勾形磁场的抑制率的步骤中，包括以下步骤：
设置所述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；
计算所述勾形磁场的抑制率。
8.根据权利要求7所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述勾形磁场的抑制率采用如下公式计算：
勾形磁场抑制率＝第二颗单晶的头部电阻率/第一颗单晶的头部电阻率。
9.根据权利要求8所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述勾形磁场的高度为零磁面距离硅溶液液面以上10-20mm，所述勾形磁场的强度为600-1000Gs。
10.根据权利要求8或9所述的提高CZ法高阻半导体单晶轴向电阻率均一性的方法，其特征在于：所述勾形磁场在化料阶段至停炉过程中均保持开启状态。
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