[发明专利]单晶硅锭生产期间的样品棒生长及电阻率测量

说明书

本发明揭示具有经改进电阻率控制的用于形成单晶硅锭的方法。所述方法涉及样品棒的生长及电阻率测量。所述样品棒可具有小于产品锭的直径的直径。可通过使电阻率探针与形成在所述样品棒上的平坦片段接触而直接测量所述样品棒的电阻率。可在测量所述电阻率之前在热供体消除循环中使所述样品棒退火。

相关申请案的交叉引用

本申请案要求2018年6月27日申请的第16/020,698号美国专利申请案的优先权，所述案的全部揭示内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的领域涉及具有经改进电阻率控制的用于形成单晶硅锭的方法，且特定来说，涉及样品棒的生长及电阻率测量的方法。在一些实施例中，样品棒具有小于产品锭的直径的直径。

背景技术

单晶硅(其是用于制造半导体电子组件的大多数工艺的起始材料)通常由所谓的丘克拉斯基(Czochralski)(Cz)工艺制备，其中将单一晶种浸入到熔融硅中且接着通过缓慢抽出而生长。熔融硅在其容纳于石英坩埚中的过程中由各种杂质污染，所述杂质当中主要为氧。一些应用(例如先进无线通信应用、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)及低功率、低泄漏装置)需要具有相对高电阻率(例如1500ohm-cm(Ω-cm)或更多)的晶片。

高纯度多晶硅用于高电阻率锭生产。高纯度多晶硅的特征在于杂质轮廓的扩展，此引起未掺杂材料的本征电阻率范围及其类型的广泛扩展。归因于起始材料中的硼及磷(包括多晶硅材料中的表面硼及磷)的可变性且归因于坩埚中的杂质及/或在热供体消除循环之后更改电阻率的氧水平，此类高或超高电阻率材料中的晶种端电阻率的标定是困难的。此外，此类高电阻率应用可易受电阻率测量中增加的误差影响。

需要允许相对快速地对多晶硅起始材料的杂质浓度及/或电阻率进行取样及/或允许在消耗相对少量的硅用于电阻率测量的情况下相对快速地测量电阻率及/或允许更好地进行电阻率控制及/或简化非本征掺杂工艺的用于制备高电阻率硅锭的方法。

本节希望向读者介绍可与在下文中描述及/或要求的本发明的各种方面有关的本领域的各种方面。相信此论述有助于向读者提供背景信息以促成本发明的各种方面的更好理解。因此，应理解，这些陈述应在此意义上阅读且不作为现有技术的认可。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种用于从固持在坩埚内的硅熔体生产单晶硅锭的方法。将多晶硅添加到所述坩埚。加热所述多晶硅以引起硅熔体在所述坩埚中形成。从所述熔体提拉样品棒。所述样品棒具有直径。使所述样品棒退火以消灭热供体。在消灭热供体之后测量所述样品棒的电阻率。从所述熔体提拉产品锭。所述产品锭具有直径。所述样品棒的所述直径小于所述产品锭的所述直径。

本发明的另一方面涉及一种用于确定固持在坩埚内的多晶硅熔体的电阻率的方法。从所述熔体提拉样品棒。在热供体消除循环中使所述样品棒退火。将电流施加到所述样品棒。在将电流施加到所述样品时使所述样品棒与电阻率探针接触以测量所述棒的所述电阻率。对于关于本发明的上文提及的方面阐述的特征存在各种精进。同样，进一步特征还可被并入本发明的上文提及的方面中。这些精进及额外特征可个别或以任何组合存在。例如，下文关于本发明的任何所说明实施例论述的各种特征可单独或以任何组合并入本发明的任何上述方面中。

附图说明

图1是用于形成单晶硅锭的提拉设备的示意侧视图；

图2是从硅熔体生长的样品棒；

图3是在其表面上形成有平坦片段的样品棒；

图4是用于测量样品棒的电阻率的测量设备；

图5是用于测量样品棒的电阻率的I-V曲线；及

图6是在距晶种端的各个位置处的样品棒的电阻率的散点图。

贯穿附图，对应参考符号指示对应部件。