[发明专利]单晶体的制备方法和硅晶体

说明书

本发明公开了一种单晶体的制备方法和硅晶体。其制备方法包括：在等径生长阶段，根据方程G_h＝a*h²+b*h+G₀得到G_h，根据方程G_H＝k*H+G₀得到G_H，其中，a和b为常数，h及H为相对于固液界面高度，分别取值为‑10～0mm、0～10mm，G_h为距离固液界面高度h处边界层的轴向温度梯度，G_H为距离固液界面H区域处的轴向温度梯度；在固液界面至第一参考面区域内调整温度梯度至G_h，在固液界面至第二参考面区域内调整温度梯度至G_H。该方法通过量化控制固液界面上方及下方区域内轴向温度梯度，使形成的I型和V型点缺陷在固液界面处扩散和再复合，减小点缺陷形成浓度，控制微缺陷的尺寸，增加完美晶体窗口宽度。

技术领域

本发明属于半导体领域，具体涉及一种单晶体的制备方法和硅晶体。

背景技术

Voronkov提出V/G理论，具体为提拉速度与长晶固液界面附近的温度梯度G比值即V/G在CZ长晶过程存在临界值，当V/G比值小于临界值时，晶格间隙型点缺陷(I型点缺陷)浓度高于空孔型点缺陷(V型点缺陷)，晶体中残留过多I型点缺陷，称为I-型硅晶体；当V/G比值大于临界值时，晶格间隙型点缺陷(I型点缺陷)浓度低于空孔型点缺陷(V型点缺陷)，晶体中则残留过多V型点缺陷，称为V-型晶体；当V/G比值等于临界值时，残留在晶体中的I型点缺陷和V型点缺陷浓度很小，相差也不大，生长为缺陷较少的晶体，即完美晶体。

随着半导体计算的不断发展，硅晶体半导体材料尺寸不断增加，品质要求更高，生产大尺寸半导体硅晶体技术挑战更大。而精准控制CZ生长晶体工艺，制备完美晶体难度较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种单晶体的制备方法和硅晶体，该方法通过量化控制固液界面上方区域和下方区域内轴向温度梯度，使长晶过程形成的I型点缺陷和V型点缺陷在固液界面处扩散和再复合，减小点缺陷形成浓度，控制微缺陷的尺寸，增加完美晶体窗口宽度。另外，该方法特别适合大直径晶棒的生长，也可提高大尺寸晶棒的完美晶体的良率。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种单晶体的制备方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

在等径生长阶段，根据方程G_h＝a*h²+b*h+G₀得到G_h，其中，a和b为常数，G₀为固液界面处温度梯度，取值为35～55K/cm，h为相对于固液界面高度，取值为-10～0mm，G_h为距离固液界面高度h处边界层的轴向温度梯度，单位为K/cm；

在等径生长阶段，根据方程G_H＝k*H+G₀得到G_H，其中，K为常数，G₀为固液界面处温度梯度，取值为35～55K/cm，H为相对于固液界面高度，取值为0～10mm，G_H为距离固液界面H的区域处轴向温度梯度，单位为K/cm；

在固液界面至第一参考面的区域内调整温度梯度至G_h，其中，所述第一参考面为固液界面下方10mm的界面；

在固液界面至第二参考面的区域内调整温度梯度至G_H，其中，所述第二参考面为固液界面上方10mm的界面。