[发明专利]直拉法拉制单晶硅棒的方法、单晶硅棒、硅片及外延硅片

说明书

本发明实施例公开了一种采用直拉法拉制单晶硅棒的方法，在所述方法中，将用于拉制所述单晶硅棒的硅熔体的氮浓度调整成使得，拉制出的所述单晶硅棒中旨在被切割成硅片的节段的初始拉制部分的氮浓度大于7E13atom/cm³。通过本发明实施例的方法，能够在满足生产效率的期望拉速下拉制出不产生外延缺陷的区域的占据比例最大化的单晶硅棒，与此同时，能够在更大的拉速范围内得到更大的不产生外延缺陷的区域。

技术领域

本发明涉及半导体硅片生产领域，尤其涉及一种采用直拉法拉制单晶硅棒的方法、单晶硅棒、硅片及外延硅片。

背景技术

用于生产集成电路等半导体电子元器件的硅片，主要通过将直拉(Czochralski)法拉制的单晶硅棒切片而制造出。Czochralski法包括使由石英制成的坩埚中的多晶硅熔化以获得硅熔体，将单晶晶种浸入硅熔体中，以及连续地提升晶种移动离开硅熔体表面，由此在移动过程中在相界面处生长出单晶硅棒。

在上述生产过程中，提供这样的一种硅片是非常有利的：该硅片具有从正面开始向体内延伸的无晶体缺陷区域(Denuded Zone，DZ)以及与DZ邻接并且进一步向体内延伸的含有体微缺陷(Bulk Micro Defect，BMD)的区域，这里的正面指的是硅片的需要形成电子元器件的表面。上述的DZ是重要的，因为为了在硅片上形成电子元器件，要求在电子元器件的形成区域内不存在晶体缺陷，否则会导致电路断路等故障的产生，使电子元器件形成在DZ中便可以避免晶体缺陷的影响；而上述的BMD的作用在于，能够对金属杂质产生内在吸杂(Intrinsic Getter，IG)作用，使硅片中的金属杂质保持远离DZ，从而避免金属杂质导致的漏电电流增加、栅极氧化膜的膜质下降等不利影响。

而在生产上述的具有BMD区域的硅片的过程中，在硅片中掺杂有氮是非常有利的。举例而言，在硅片中掺杂有氮的情况下，能够促进以氮作为核心的BMD的形成，从而使BMD达到一定的密度，使BMD作为金属吸杂源有效地发挥作用，而且还能够对BMD的密度分布产生有利影响，比如使BMD的密度在硅片的径向上的分布更为均匀，比如使BMD的密度在临近DZ的区域更高而朝向硅片的体内逐渐降低等。

作为使硅片中掺杂有氮的一种实现方式，可以使石英坩埚中的硅熔体中掺杂有氮，由此拉制出的单晶硅棒以及由单晶硅棒切割出的硅片中便会掺杂有氮。

然而，利用掺氮硅熔体拉制出的单晶硅棒中可能存在有较大尺寸的缺陷，比如间隙原子聚集引起的LDP缺陷、较多空隙聚集引起的Large Void缺陷以及容易在P-band区域出现的OISF缺陷，这样的缺陷会在硅片外延生长过程中导致外延层中引起堆垛层错或者说导致外延层中也产生缺陷，并由此对器件的性能产生影响比如会造成器件的电流泄露等不良。另一方面，为了获得不产生外延缺陷的区域最大化的单晶硅棒，拉制过程中的拉速以及拉速的变化范围需要受到严格的控制，由此对生产效率以及工艺的容错能力带来不利影响。当拉制出的单晶硅棒中存在有会产生外延缺陷的区域时，会导致由这样的单晶硅棒切割出的硅片在外延工艺中得到有缺陷的外延层，对器件的性能产生影响。因此，对于由掺氮硅熔体拉制单晶硅棒而言，如何使不产生外延缺陷的区域占据的比例满足要求，如何在更大的拉速范围内得到不产生外延缺陷的区域，如何在拉速足够大的情况下仍然能够得到不产生外延缺陷的区域，成为亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种采用直拉法拉制单晶硅棒的方法、单晶硅棒、硅片及外延硅片，使得由掺氮硅熔体拉制出的单晶硅棒中的不产生外延缺陷的区域能够满足特定的比例要求，并同时能够提高拉制过程中的拉速以提高生产效率，并且同时能够使拉速在更大的范围内变化以提高工艺的容错能力。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种采用直拉法拉制单晶硅棒的方法，在所述方法中，将用于拉制所述单晶硅棒的硅熔体的氮浓度调整成使得，拉制出的所述单晶硅棒中旨在被切割成硅片的节段的初始拉制部分的氮浓度大于7E13 atom/cm³。