P型硅單晶以及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供電阻率高并且電阻率變化率較小的p型硅單晶以及其制造方法。解決方法：制造p型硅單晶1的方法，包括以下步驟：制備硅熔體7，所述硅熔體中已加入作為主摻雜物的硼、為n型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比硼低的第一副摻雜物、以及為p型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比第一副摻雜物低的第二副摻雜物。用佐克拉斯基方法從硅熔體7生長(zhǎng)電阻率不低于6Ωcm的硅單晶。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及，特別是涉及用佐克拉斯基方法制造的。
技術(shù)介紹
諸如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)的功率器件最近廣泛應(yīng)用于家用電器和工業(yè)機(jī)器等。功率器件的主要特征之一是高耐壓，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，要求用于功率器件的基底的電阻率高而其變化率卻小。用于功率器件用基底的硅單晶主要用佐克拉斯基方法(CZ方法)制造。使用CZ方法，由于如硼和磷之類(lèi)的摻雜物相對(duì)于硅單晶的偏析系數(shù)小于1，硅熔體中的摻雜物濃度會(huì)隨著硅單晶的生長(zhǎng)而變高。因此，長(zhǎng)成的硅單晶中的摻雜物濃度在生長(zhǎng)軸方向上會(huì)有差異，結(jié)果，硅單晶電阻率在生長(zhǎng)軸方向上變化。因此，難以控制電阻率。關(guān)于控制單晶電阻率的技術(shù)，例如，日本專(zhuān)利特表2010-531805號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)描述了一種控制用于制造太陽(yáng)能電池的硅錠的電阻率的方法。使用該方法，通過(guò)制備含硼和磷的冶金級(jí)硅源材料，以及向冶金級(jí)硅加入鋁等制成硅熔體，可形成硅錠。本專(zhuān)利技術(shù)要解決的問(wèn)題在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所描述的方法中，使用含大量雜質(zhì)的冶金級(jí)硅作為硅源材料。因此，得到的硅單晶基底的電阻率低達(dá)約5 Qcm或更低，難以將這樣的基底用于要求耐壓高的功率器件。此外，在上述冶金級(jí)硅源材料中，硼和磷原來(lái)就溶解在硅源材料中。于是要確定硼和磷的量，并且根據(jù)硼和磷的量主要加入第III族元素。這樣，由于簡(jiǎn)單地主要使用一種元素作為控制電阻率的元素，實(shí)際上難以減小硅單晶基底的電阻率的變化率。本專(zhuān)利技術(shù)因考慮到上述問(wèn)題而產(chǎn)生，其目的是提供，所述P型硅單晶電阻率高并且電阻率變化率較小。解決問(wèn)題的方法制造根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的P型硅單晶的方法包括以下步驟制備硅熔體，所述硅熔體中已加入作為主摻雜物的硼、為η型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比硼低的第一副摻雜物、以及為P型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比第一副摻雜物低的第二副摻雜物。用佐克拉斯基方法從硅熔體生長(zhǎng)電阻率不低于6 Qcm的硅單晶。本專(zhuān)利技術(shù)中，偏析系數(shù)是指相對(duì)于硅單晶的偏析系數(shù)。這樣，通過(guò)使用多種副摻雜物，可以得到電阻率高且電阻率變化小的P型硅單晶。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于4. 9且不大于52. 4。本專(zhuān)利技術(shù)中，硅熔體中的濃度是指硅單晶生長(zhǎng)之前初始硅熔體中的濃度。 在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于1. 2且不大于13. 4。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為銦。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于25.1且不大于261. 2。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 5。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于11. 7且不大于72. 2。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 5。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于3.1且不大于18. 3。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為銦。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 4。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于57. 9且不大于324. O。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O.79且不大于O. 81。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于24. 2且 不 大于27. O。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O.89且不大于O. 91。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于30. 8且不大于33. 8。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O.79且不大于O. 81，并且硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于6. 2且不大于6. 9。在制造上述P型硅單晶的方法中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O.89且不大于O. 91。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于7. 8且不大于8. 5。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的P型硅單晶含有作為主摻雜物的硼、第一副摻雜物、和第二副摻雜物。第一副摻雜物為η型雜質(zhì)，且偏析系數(shù)低于硼。第二副摻雜物為P型雜質(zhì)，且偏析系數(shù)低于第一副摻雜物。電阻率不低于6 Ω cm。這樣，通過(guò)使用多種副摻雜物，可以得到電阻率高且電阻率變化率小的P型硅單在上述P型硅單晶中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于4. 9且不大于52. 4。本專(zhuān)利技術(shù)中，硅熔體中的濃度是指硅單晶生長(zhǎng)之前初始硅熔體中的濃度。在上述P型硅單晶中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于1. 2且不大于13.4。在上述P型硅單晶中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為銦。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2。硅熔體中第二副摻 雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于25.1且不大于261. 2。在上述P型硅單晶中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鋁。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 5。硅熔體中第二副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于11. 7且不大于72. 2。在上述P型硅單晶中，優(yōu)選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鎵。硅熔體中第一副摻雜物濃度除以硅熔體中主摻雜物濃度計(jì)算得到的第本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
制造p型硅單晶的方法，其包括以下步驟：?制備硅熔體，所述硅熔體中已加入了作為主摻雜物的硼、為n型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比所述硼低的第一副摻雜物、以及為p型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比所述第一副摻雜物低的第二副摻雜物；以及?用佐克拉斯基方法從所述硅熔體生長(zhǎng)電阻率不低于6Ωcm的硅單晶。

【技術(shù)特征摘要】
2011.10.17 JP 2011-2278611.制造P型硅單晶的方法，其包括以下步驟 -制備硅熔體，所述硅熔體中已加入了作為主摻雜物的硼、為η型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比所述硼低的第一副摻雜物、以及為P型雜質(zhì)且偏析系數(shù)比所述第一副摻雜物低的第二副摻雜物；以及 -用佐克拉斯基方法從所述硅熔體生長(zhǎng)電阻率不低于6 Qcm的硅單晶。2.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物的濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于4. 9且不大于52. 4。3.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于1. 2且不大于13. 4。4.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為銦，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 5且不大于1. 2，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于25.1且不大于261. 2。5.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鋁，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 5，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于11. 7且不大于72. 2。6.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鎵，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 5，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于3.1且不大于18. 3。7.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為銦，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 6且不大于1. 4，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于57. 9且不大于324. O。8.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于O. 79且不大于O. 81，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于24. 2且不大于27. O。9.制造權(quán)利要求1的p型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于0. 89且不大于0. 91，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于30. 8且不大于33. 8。10.制造權(quán)利要求1的p型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于0. 79且不大于0. 81，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第二濃度比不小于6. 2且不大于6. 9。11.制造權(quán)利要求1的P型硅單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，并且 -所述硅熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述硅熔體中所述主摻雜物濃度計(jì)算得到的第一濃度比不小于0. 89且不大于0. 91，并且所述硅熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：中居克彥，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：硅電子股份公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：