[发明专利]一种单晶生长方法及晶圆

说明书

本发明提供一种单晶生长方法及晶圆，所述单晶生长方法包括：提供熔体和经过掺杂的籽晶；获取所述经过掺杂的籽晶的初始长度l₀；将所述经过掺杂的籽晶浸入所述熔体中，获取所述经过掺杂的籽晶露出所述熔体表面的长度l₁，其中l₀＞l₁；利用所述熔体和所述经过掺杂的籽晶采用直拉法生长单晶。本发明使用经过掺杂的籽晶，能够精准控制单晶的P/N型及电阻率，避免了额外引入掺杂剂带来的用量难以控制的问题，保持了单晶的重复性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言是一种单晶生长方法及晶圆。

背景技术

随着集成电路(Integrated Circuit，IC)产业的迅猛发展，半导体电子器件制造商对IC级硅单晶材料提出了更加严格的要求，而大直径单晶硅晶圆是制备半导体电子器件所必须的衬底材料。直拉法(Czochralski，CZ法)是相关技术中由熔体生长单晶硅的一项最主要的方法，其制造工艺是将多晶硅原料转入石英坩埚中，将其加热熔融后，在硅熔液中浸入籽晶并向上旋转提拉，在受控条件下，使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随着降温在籽晶与硅熔液界面处的硅逐渐凝固而生长出晶体，并且随着籽晶向上提拉，形成单晶硅锭，对所述单晶硅锭依次进行切割、表面磨削、抛光、边缘处理及清洗处理，获得晶圆。

直拉法生长的单晶硅广泛用于制造半导体电子器件，对于某些半导体电子器件要求晶圆有着很高电阻率(1000Ω*cm)。高电阻率的晶圆有利于减小器件间寄生电容的影响，器件可以更密集地堆积在晶圆表面，同时可以降低器件间的信号传输损耗。高电阻率单晶硅通过掺入少量掺杂剂或不掺杂获得，某些高电阻率单晶硅晶圆还需要控制单晶硅的P/N型，目前通过掺杂少量的IIIA族和V族元素进行控制单晶硅的P/N型。由于引入掺杂剂会生成P/N结，同时需要保证较高的目标电阻率(1000Ω*cm)，掺杂剂的使用量较难控制。

为解决相关技术问题，有必要提出一种单晶生长方法及晶圆，以精准控制单晶和晶圆的P/N型及电阻率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明公开了一种单晶生长方法，所述单晶生长方法包括：提供熔体和经过掺杂的籽晶；获取所述经过掺杂的籽晶的初始长度l₀；将所述经过掺杂的籽晶浸入所述熔体中，获取所述经过掺杂的籽晶露出所述熔体表面的长度l₁，其中l₀＞l₁；利用所述熔体和所述经过掺杂的籽晶采用直拉法生长单晶。

示例性地，所述经过掺杂的籽晶包括IIIA族元素或V族元素。

示例性地，所述经过掺杂的籽晶的类型为P型或N型。

示例性地，所述经过掺杂的籽晶包括硼或磷。

示例性地，所述单晶的类型与所述经过掺杂的籽晶的类型相同。

示例性地，为获得掺杂剂浓度为c_s的所述单晶，所述经过掺杂的籽晶需要浸入所述熔体表面的长度l_seed可以通过以下等式计算：