[发明专利]在单晶硅锭生产期间确定杂质积累的多个样品棒生长

说明书

本发明揭示其中从熔体生长多个样品棒的用于形成单晶硅锭的方法。测量与所述熔体或所述锭的杂质浓度相关的参数。在一些实施例中，所述样品棒各自具有小于产品锭的直径的直径。

相关申请案

本申请案主张2018年6月27日申请的第16/020,701号美国专利申请案的优先权，所述申请案的整个揭示内容的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的领域涉及其中从熔体生长多个样品棒的用于形成单晶硅锭的方法。测量与熔体或锭的杂质浓度相关的参数。在一些实施例中，样品棒各自具有小于产品锭的直径的直径。

背景技术

单晶硅(其为用于制造半导体电子组件的大多数过程的起始材料)通常由所谓的丘克拉斯基(Czochralski)(Cz)过程制备，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。熔融硅在其容纳在石英坩埚中期间由各种杂质污染，所述杂质当中主要是氧。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)或更大)的晶片。

高纯度多晶硅用于高电阻率锭生产。高纯度多晶硅可由来自坩埚、热区配置及/或在整个拉锭器中循环的过程气体的杂质污染。这些杂质可在运行时长内改变，此使高电阻率锭的生产复杂化且减少具有最小目标电阻率的锭的部分(例如，减少锭的“主”部分)。

需要允许随着时间相对快速地对多晶硅起始材料的杂质浓度或电阻率进行取样及/或允许在消耗相对小量的硅的情况下相对快速地测量杂质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/或主张的本发明的各种方面有关的所属领域的各种方面。据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较好理解。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于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。加热多晶硅以引起硅熔体在所述坩埚中形成。从所述熔体提拉第一样品棒。所述第一样品棒具有第一样品棒直径。测量与所述第一样品棒及/或所述硅熔体的质量相关的第一样品棒参数。从所述熔体提拉第二样品棒。所述第二样品棒具有第二样品棒直径。测量与所述第二样品棒及/或所述硅熔体的质量相关的第二样品棒参数。从所述熔体提拉产品锭。所述产品锭具有直径。所述第一样品棒直径及所述第二样品棒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模型化单晶硅锭的杂质浓度的方法。从安置于坩埚中的硅熔体提拉第一样品棒。所述第一样品棒具有小于100mm的第一样品棒直径。测量与所述第一样品棒的杂质含量相关的第一样品棒参数。从所述硅熔体提拉第二样品棒。所述第二样品棒具有小于100mm的第一样品棒直径。测量与所述第二样品棒的杂质含量相关的第二样品棒参数。至少部分基于所述经测量第一样品棒参数及所述经测量第二样品棒参数确定单晶硅锭的所述杂质浓度。

存在对于关于本发明的上文提及的方面阐述的特征的各种改善。同样，进一步特征还可被并入本发明的上文提及的方面中。这些改善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性侧视图；

图2是从硅熔体生长的样品棒；

图3是其中平坦片段形成于其表面上的样品棒；

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；

图6是针对数个短锭的硅熔体的经计算硼/磷含量的散布图；