TW200303377A - Process for producing a highly doped silicon single crystal - Google Patents
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Description
200303377
一、l赞明所 左科拉斯 晶法係常用以 。若係掛禍拉 導體碎片通常 溫度直至掛禍 入該溶融材料 晶體呈圓柱形 體包括:晶種 至圓柱段之過 晶體之圓柱段 屬之技術 基堆塌拉 製造南純 晶’準備 係置入一 内容物逐 内,再自 生長,坩 、首先抽 渡部分), 通常進一 領域】 曰日去(c z掛堝拉晶法)及浮動區帶拉 度單晶體(尤其單晶體石夕錠)之方法 用以製造熔融材料之單晶或多晶半 坩堝内。隨後,藉加熱以增加坩堝 漸變成熔融狀態。最後,將晶種置 炫融材料抽拉一單晶體,部分該單 堝及單晶體通常均在轉動。該星曰 T 日日 拉之細頸、其次抽拉之起始圓錐( ‘圓柱段本身及一最終圓錐。該單 步加工製成半導體晶圓。 晶體生長速率影響到缺陷分佈及氧沉澱。對於高摻質 晶體(尤其摻以砷、錄、純填或侧),藉預定添加外來物質 (例如:氮或碳)可調節氧沉澱。為達成此目的所用氮濃度 為1 X 1 013至5 X 1015個/立方公分及碳濃度超過2 X 1016個/立 方公分。 二、【先前技術】 高摻質單晶體所含摻質之濃度接近飽和濃度。由於摻 質濃度高,該單晶體及由其切割成之半導體晶圓具有低電 阻之電學性質。製造此型矽單晶體甚為困難,蓋因抽拉單 晶體時較高濃度摻質之混入大幅增加形成位錯之風險。另 一方面,直徑2 0 0公厘及更大之低電阻半導體晶圓,需求 量曰益增加。但,由於上述問題之存在,不像高電阻(低 摻質)半導體晶圓,此等晶圓無法經濟有效地製造。位錯
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五、發明說明(2) 可分佈在單晶體内使其報廢。業經 加以熔化且必須開始單曰J之心後必須再度 。但,舉例士之, 祖早日日肢之新的、困難的嘗試 用壽命之限;,因晶體之可能嘗試次數受熔化时堝使 =容】因此將不可能拉成無缺陷單晶體。 本發明之内容係· ± —人丄 溶融材料抽拉單晶體以製造::以容納於轉動㈣之 本發明之任務係提供-種;經= 益 位錯矽單晶體之方法。太於nR θ虿效衣k冋摻貝… 質且容納於轉動坩堝‘::内容係-種自含有摻 石夕單晶體之方法,=拉單晶體以製造高捧質 伏變化限制在-0.3。八早二體二拉過程中生長速率之起 四、【實施方式】 刀麵至〇.3公厘/分鐘。 右將生長起伏變J卜粗# 減低位錯之頻率。;:;f建,範㈣’則可能大幅 大容許偏差。將生;Km代表與預定生長速率之最 摻質更加均勻地混適當控制顯然:使 所以在生長早晶體時,導致位錯之 局邻應力,其發生頻率大幅減低。 本發明係有利地用以製造碎單晶冑,尤其掺以神、録 :鱗者:若摻以珅’其比電阻以至多3毫歐姆;公分為佳, _ 刀更佳;若摻以銻,其比電阻以至多 宅歐姆*公分為佳,X以至多1 5毫歐姆*公分更佳;若換 :磷,其比電阻以至多2毫歐姆*公分為佳,尤以至多15 笔區人姆*公分更佳。若生長起伏變化係依照建議加以限制
wmrnrrr-- ST10136/St f以至多2毫歐姆*公分更佳;若摻以録’其比電 多2〇毫歐姆*公分為佳’尤以至多15毫歐姆*公分更佳. :摻以鱗,其比電阻以至多2毫歐姆*公分為佳尤以至 、 毫歐姆A刀更佳。若生長起伏變化係依照建議加 :::且即使摻質範圍甚高(接近摻質飽和限制),無位錯 日日體生長亦屬可能。 由於分凝作用’預期之高摻質濃度(該等漠度導致低 比電阻)通常僅在單晶體圓柱段之後區達到。所以,特別 在抽拉操作之此階段顯示出本發明之特殊優點。但,該生 長起伏變化之預定壓制亦對細頸、起始圓錐或最終圓錐之 無位錯抽拉有利。 舉例言之,藉將熔融材料與生長中單晶體間相界熱能 供應加以控制,可限制不合意之生長起伏變化。舉例言之, 藉細調規定之加熱輸出,可達成此目的。藉助於掛塌轉動 亦可有效控制對生長中單晶體之熱量供應。藉施加一磁場 (該磁場影響熔融材料内之對流)亦能限制生長起伏變_ 化。單晶體抽拉過程中晶體運動之低抽拉速率(以不超過 〇·8么厘/分鐘為佳,尤以不超過〇·6公厘/分鐘更佳)亦 甚有利。最後,晶體運動本身亦可用作控制生長速率及減 低生長起伏變化之參數。結合兩種或更多種上述影響可能 性以限制生長起伏變化及(也許)控制單晶體圓柱段直徑 亦特別適合。 200303377 五、發明說明(3) ,即使摻質範圍甚高(接近摻質飽和限制), 長亦屬可能。 …、位錯日日體生 由於分凝作用,預期之高摻質濃度 比電阻)通常僅*單晶體圓柱段之後區達到。低 f抽拉操作《此階段顯#出本發明之特殊優點’特別 長起伏變化之預定壓制亦對細 • 仁,该生 無位錯抽拉有利。 起始51錐或琅終圓錐之 舉例§之,藉將熔融材料盥 s 供應加以控制,可限制 ;;j中早日日體間相界熱能 ,藉細調規定之加熱輸出= ;伏變化。舉例言之 動亦可有效控制對生長中單的。藉助於掛禍轉 場(该磁場影響炼融材料内、…里供應。藉施加一罐 。單晶體抽拉過程中晶體運動^ f此限制生長起伏變化 公厘/分鐘為佳,尤以不超抽拉速率(以不超過〇·8 。最後,晶體運動本身亦可作二分鐘更佳)亦甚有利 起伏變化之參數。結合兩生長速率及減低生長 制生長起伏變化及(也剷^夕種上述影響可能性以限 合。 尨制早晶體圓柱段直徑亦特別適 實驗例·· 兹參考下列圖式(誃 製造直徑20 0公厘、摻^时:式所示係利用左科拉斯基法 之效果加以說明。 早曰9體之抽拉試驗結果)將本發! 200303377 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 第一圖所示係比雷 。 由圖中可看出:若單】 = 長度變化之比較考量。 種此電阻業已達到之;c式抽拉⑷’於某 H ^ , Λ H JL 進 V -、、位錯生長則不再可能。 另一方面,在另一相同條件下,若抽拉係以 施,俾生長起伏變化保持在所建 々々、田之方式具 能抽拉成比電阻低至2· 〇毫歐姆*八乾圍(b)内,甚至可 件。 A分以下、無位錯之錠零 對該等相同抽拉試驗,於第— 晶體長度變化之關係圖。 一圖内緣成生長速率隨單
$ 7頁
Claims (1)
- 六、申請專利範圍 1 · 一種自含有摻質且容納於轉動 晶體以製造高摻質矽單晶體之方 σ之熔融材料抽拉單 拉過程中生長速率之起伏變化係限制::徵為在單晶體抽 0.3公厘/分鐘。 制在〜0· 3公厘/分鐘至 2·如申請專利範圍第1項之方法,Α 化係藉控制對炼融材料與生抑曰/、生長速率起伏變 而加以限制。 早晶體間相界之熱能供應 3·如申請專利範圍第j或 變化係藉選擇一低拉晶速万法,其中生長速率起伏 4'如申請專利範圍第 起伏變化係藉施加一影塑 L 法’其中生長速率 以限制。 9融材料内對流作用之磁場而加 5 ·如申請專利範圍第1、2 率起伏變化係藉控制坩/項之方法,其中生長速 6·如申請專利範圍第!、:動而加以限制。 長速率起伏變化係藉控制 4或5項之方法,其中生 加以限制。 曰日體抽拉過程中之晶體運動而 7·如申請專利範圍第}、2 、 該炫融材料係摻以石申、錄或華 5或6項之方法,其中
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