P型矽單晶以及其製造方法

2023-07-02 05:48:11

專利名稱：P型矽單晶以及其製造方法
技術領域：
本發明涉及P型矽單晶以及其製造方法，特別是涉及用佐克拉斯基方法製造的P型矽單晶以及其製造方法。
背景技術：
諸如IGBT (絕緣柵雙極電晶體)的功率器件最近廣泛應用於家用電器和工業機器等。功率器件的主要特徵之一是高耐壓，為了實現這一點，要求用於功率器件的基底的電阻率高而其變化率卻小。用於功率器件用基底的矽單晶主要用佐克拉斯基方法(CZ方法)製造。使用CZ方法，由於如硼和磷之類的摻雜物相對於矽單晶的偏析係數小於1，矽熔體中的摻雜物濃度會隨著矽單晶的生長而變高。因此，長成的矽單晶中的摻雜物濃度在生長軸方向上會有差異，結果，矽單晶電阻率在生長軸方向上變化。因此，難以控制電阻率。關於控制單晶電阻率的技術，例如，日本專利特表2010-531805號公報(專利文獻I)描述了一種控制用於製造太陽能電池的矽錠的電阻率的方法。使用該方法，通過製備含硼和磷的冶金級矽源材料，以及向冶金級矽加入鋁等製成矽熔體，可形成矽錠。本發明要解決的問題在專利文獻I所描述的方法中，使用含大量雜質的冶金級矽作為矽源材料。因此，得到的矽單晶基底的電阻率低達約5 Qcm或更低，難以將這樣的基底用於要求耐壓高的功率器件。此外，在上述冶金級矽源材料中，硼和磷原來就溶解在矽源材料中。於是要確定硼和磷的量，並且根據硼和磷的量主要加入第III族元素。這樣，由於簡單地主要使用一種元素作為控制電阻率的元素，實際上難以減小矽單晶基底的電阻率的變化率。本發明因考慮到上述問題而產生，其目的是提供P型矽單晶以及其製造方法，所述P型矽單晶電阻率高並且電阻率變化率較小。解決問題的方法製造根據本發明的P型矽單晶的方法包括以下步驟製備矽熔體，所述矽熔體中已加入作為主摻雜物的硼、為η型雜質且偏析係數比硼低的第一副摻雜物、以及為P型雜質且偏析係數比第一副摻雜物低的第二副摻雜物。用佐克拉斯基方法從矽熔體生長電阻率不低於6 Qcm的矽單晶。本發明中，偏析係數是指相對於矽單晶的偏析係數。這樣，通過使用多種副摻雜物，可以得到電阻率高且電阻率變化小的P型矽單晶。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於4. 9且不大於52. 4。本發明中，矽熔體中的濃度是指矽單晶生長之前初始矽熔體中的濃度。 在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於1. 2且不大於13. 4。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為銦。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於25.1且不大於261. 2。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於11. 7且不大於72. 2。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於3.1且不大於18. 3。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為銦。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 4。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於57. 9且不大於324. O。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於
O.79且不大於O. 81。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於24. 2且 不 大於27. O。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於
O.89且不大於O. 91。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於30. 8且不大於33. 8。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於
O.79且不大於O. 81，並且矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於6. 2且不大於6. 9。在製造上述P型矽單晶的方法中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於
O.89且不大於O. 91。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於7. 8且不大於8. 5。根據本發明的P型矽單晶含有作為主摻雜物的硼、第一副摻雜物、和第二副摻雜物。第一副摻雜物為η型雜質，且偏析係數低於硼。第二副摻雜物為P型雜質，且偏析係數低於第一副摻雜物。電阻率不低於6 Ω cm。這樣，通過使用多種副摻雜物，可以得到電阻率高且電阻率變化率小的P型矽單
在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於4. 9且不大於52. 4。本發明中，矽熔體中的濃度是指矽單晶生長之前初始矽熔體中的濃度。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於1. 2且不大於13.4。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為銦。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2。矽熔體中第二副摻 雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於25.1且不大於261. 2。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於11. 7且不大於72. 2。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於3.1且不大於18. 3。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為砷，第二副摻雜物為銦。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1.4。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於57. 9且不大於324. O。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 79且不大於O. 81。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於24. 2且不大於27. O。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鋁。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 89且不大於O. 91。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於30. 8且不大於33. 8。在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 79且不大於O. 81。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於6. 2且不大於6. 9ο在上述P型矽單晶中，優選地，第一副摻雜物為磷，第二副摻雜物為鎵。矽熔體中第一副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 89且不大於O. 91。矽熔體中第二副摻雜物濃度除以矽熔體中主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於7. 8且不大於8. 5。技術效果根據本發明，可以得到電阻率高且電阻率變化率小的P型矽單晶。


圖1所示為本實施方案中用於製造P型矽單晶的裝置的示意性構造圖。圖2所示為本實施方案中製造P型矽單晶的方法的流程圖。圖3所示為P型矽單晶電阻率與固化率之間的關係圖。
具體實施例方式下文中將參考附圖對本發明實施方案進行說明。應注意，以下附圖中相同或相對應的部件分配了相同的附圖標記，並且不再對其重複說明。首先，參考圖1來描述本實施方案用於製造P型矽單晶的製造裝置。如圖1所示，矽單晶製造裝置10主要具有室2、加熱器6、坩堝8、坩堝支撐軸13、和上拉線14。在室2的內壁上提供隔熱材料3。在室2的上部提供用於引入諸如氬氣(Ar)的惰性氣體的氣體供應口 4，在室2的底部提供用於排出室2中氣體的排氣口 5。坩堝8充有摻雜矽熔體7。坩堝8的周圍提供加熱器6，矽熔體7可以通過熔融的矽源材料製造。坩堝支撐軸13從坩堝8的下端部延伸到室的底部，並通過坩堝支撐軸的傳動裝置12旋轉支撐。上拉線14用來拉起矽單晶1，並可通過上拉線驅動裝置15垂直移動。現參考圖1和2對本實`施方案中製造P型矽單晶的方法進行說明。如圖2所示，根據本實施方案的P型矽單晶用來用佐克拉斯基方法製造矽單晶，並且主要包括矽熔體製備步驟S1、矽單晶生長步驟S2、和矽單晶切割步驟S3。在矽熔體製備步驟SI中，坩堝8充以矽源材料並通過加熱器6加熱，以使矽源材料熔融。加入主摻雜物、第一副摻雜物和第二副摻雜物3種摻雜物以使矽熔體摻雜。主摻雜物為硼，其代表P型雜質。第一副摻雜物為具有η導電類型的雜質，並且其相對於矽單晶的偏析係數低於主摻雜物硼(B)的。第一副摻雜物為第V族元素，如磷(P)和砷(As)。第二副摻雜物為具有P導電類型的雜質，並且其相對於矽單晶的偏析係數低於第一副摻雜物的。第二副摻雜物為第III族元素，如鋁(Al)、鎵(Ga)、和銦(In)。在本實施方案中，使用半導體級矽作為矽源材料。半導體級矽比冶金級矽雜質濃度更低，且純度更高。半導體級矽的矽純度為，例如，99. 999999999%(IIN)。加入到矽源材料中的主摻雜物、第一副摻雜物、和第二副摻雜物可以全部一次性加入或分開加入到矽熔體中。例如，首先可以將主摻雜物加入到矽熔體7中，隨後是第一副摻雜物，然後是第二副摻雜物。在矽單晶生長步驟S2中，首先，將連接籽晶夾(chuck) 16的晶種17放落到矽熔體7的表面，並浸潰在其中。然後，使上拉線14通過上拉線驅動裝置15捲起，從而拉起矽單晶I。矽單晶I經過錐形部分(擴展部分)的生長並長到目標直徑後，晶錠的直線部分11生長到規定長度。在矽單晶切割步驟S3中，最初，晶錠直線部分11生長到規定長度，然後停止上拉線14的卷繞。然後，降低坩堝8，從矽熔體7分離矽單晶I。沿垂直於矽單晶I生長軸方向的平面將矽單晶切片，得到矽晶片。現參考圖3說明矽單晶電阻率與固化率之間關係的模擬結果。圖3中的橫坐標表示固化率。固化率是指結晶的矽的質量相對於矽熔體中所含源材料矽的總質量之比。圖3中的縱坐標表示在矽單晶I生長軸方向D上的電阻率比值。本發明中，電阻率為矽單晶中心(即，生長軸)的電阻率。此外，電阻率比值是指將某一固化率下的電阻率用固化率為O時的電阻率標準化計算得到的值。在圖3中，樣品101 107的每個代表用佐克拉斯基方法由矽熔體形成的P型矽單晶，所述矽熔體已加入硼、磷、和鋁，相應地作為主摻雜物、第一副摻雜物、和第二副摻雜物。對於樣品101 107，矽熔體中的硼濃度相應地為3. 2X IO15原子/Cm3(IOl)、1.1 X IO15 原子 /cm3 (102)、1. 2 X IO15 原子 /cm3 (103)、2· 6 X IO14 原子 /cm3 (104)、2· I X IO14原子 /cm3 (105)、1. 9 X IO14 原子 /cm3 (106)、和 2· O X IO14 原子 /cm3 (107)。樣品101 107的矽熔體中磷濃度除以硼濃度計算得到的濃度比(第一濃度比)相應地為 O. 50 (101)、0· 60 (102)、0· 70 (103)、0· 90 (104)、1. 00 (105)、1. 10 (106)、和1.20(107)。樣品101 107的矽熔體中鋁濃度除以硼濃度計算得到的濃度比(第二濃度比)相應地為 5. 60(101)、11. 70(102)、18. 50(103) ,31. 76(104) ,38. 65(105) ,45. 06(106)、和52. 40(107)。如圖3中可見，固 化率為O O. 9時，在矽單晶樣品101 107生長軸方向上的電阻率變化率非常低，即約3 8%或更低。應注意，電阻率變化率是下式I定義的值。本發明中，電阻率最大值是生長軸方向上矽單晶的電阻率最大值，而電阻率最小值是生長軸方向上矽單晶的電阻率最小值。式I
_率變化寧=趣匪匕電阻率最小值)χ100
電m率s大值用於諸如IGBT的功率器件的基底要求其電阻率高且電阻率變化率小。具體地，P型娃單晶的電阻率要求不低於6Qcm,優選不低於50Ωαιι,更優選不低於100 Ω cm。此外，p型矽單晶的電阻率變化率要求不高於20%，優選不高於15%，更優選不高於8%，並且更優選不聞於5%。現在對本實施方案中矽單晶電阻率變化率變低的機理進行說明。在只有硼(主摻雜物)加入矽熔體的情況下，隨著矽單晶生長，矽單晶中的硼濃度變高(即固化率變得更大)。因此，矽單晶底部的電阻率變低。原因如下。隨著矽單晶生長，矽熔體中的硼濃度增加，因為硼相對於矽單晶的偏析係數為約O. 78，這低於I。因此，加入矽單晶中的硼的比例變高，電阻率變低。類似地，在磷也同樣加入到矽熔體的情況下，隨著矽單晶生長，矽單晶中的磷濃度變高。因此，矽單晶底部的電阻率變低。磷相對於矽單晶的偏析係數為約O. 38，低於硼的。因此，隨著矽單晶生長，矽熔體中磷的偏析速率大於硼的偏析速率。因此，在加入磷的情況下，隨著矽單晶的生長，電阻率的下降速率也大於加入硼的情況。在硼(主摻雜物)和磷(第一摻雜物)加入到矽熔體的情況下，產生的且導電類型相反的載流子互相抵消，因為硼代表P型雜質而磷代表η型雜質。因此，與硼一起向矽單晶加入磷時，P型載流子密度會下降，電阻率會增加。此外，在加入磷的情況下，雜質濃度隨著矽單晶生長的增長率高於加入硼的情況。因此，由於增加磷濃度可提高η型載流子密度，可消除P型載流子密度隨著矽單晶生長由於硼濃度增加而導致的提高，所以可以降低電阻率隨著矽單晶生長的下降速度。當固化率小時，可以降低隨矽單晶生長的電阻率下降的速度。然而，當固化率變大時，由磷濃度增加所導致的η型載流子密度增加佔優勢，且電阻率隨著矽單晶生長變得更聞。在向矽熔體加入偏析係數比磷(第一副摻雜物)小的鋁(第二副摻雜物)的情況下，當固化率小時，鋁產生的P型載流子基本上沒有被帶入矽單晶中。然而，當固化率變大時，鋁逐漸被帶入到矽單晶中，所以P型載流子增加。所以，電阻率逐漸變低。因此，加入鋁可以抑制固化率大時的矽單晶電阻率增加。結果是，可以減輕在矽單晶生長軸方向的電阻
率變化率。因此，為η型雜質並且偏析係數比主摻雜物小的第一副摻雜物可以抑制固化率小時的矽單晶電阻率變化，而為P型雜質並且偏析係數比第一副摻雜物小的第二副摻雜物可以抑制固化率大時的矽單晶電阻率變化。第一實施方案表I
權利要求
1.製造P型矽單晶的方法，其包括以下步驟 -製備矽熔體，所述矽熔體中已加入了作為主摻雜物的硼、為η型雜質且偏析係數比所述硼低的第一副摻雜物、以及為P型雜質且偏析係數比所述第一副摻雜物低的第二副摻雜物；以及 -用佐克拉斯基方法從所述矽熔體生長電阻率不低於6 Qcm的矽單晶。
2.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物的濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於4. 9且不大於52. 4。
3.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於1. 2且不大於13. 4。
4.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為銦，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於25.1且不大於261. 2。
5.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於11. 7且不大於72. 2。
6.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於3.1且不大於18. 3。
7.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為銦，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 4，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於57. 9且不大於324. O。
8.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 79且不大於O. 81，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於24. 2且不大於27. O。
9.製造權利要求1的p型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 89且不大於0. 91，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於30. 8且不大於33. 8。
10.製造權利要求1的p型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 79且不大於0. 81，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於6. 2且不大於6. 9。
11.製造權利要求1的P型矽單晶的方法，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 89且不大於0. 91，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於7. 8且不大於8. 5。
12.從矽熔體生長的p型矽單晶，其包括 -作為主摻雜物的硼； -為n型雜質並且偏析係數低於所述硼的第一副摻雜物；和 -為P型雜質並且偏析係數低於所述第一副摻雜物的第二副摻雜物， -電阻率不低於6 Q cm的p型娃單晶。
13.權利要求12的p型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於4. 9且不大於52. 4。
14.權利要求12的p型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於1. 2且不大於13. 4。
15.權利要求12的p型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為銦，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於0. 5且不大於1. 2，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於25.1且不大於261. 2。
16.權利要求12的p型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於11. 7且不大於72. 2。
17.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 5，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於3.1且不大於18. 3。
18.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為砷，所述第二副摻雜物為銦，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 6且不大於1. 4，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於57. 9且不大於324. O。
19.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 79且不大於O. 81，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於24. 2且不大於27. O。
20.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鋁，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 89且不大於O. 91，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於30. 8且不大於33. 8。
21.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 79且不大於O. 81，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於6. 2且不大於6. 9。
22.權利要求12的P型矽單晶，其中 -所述第一副摻雜物為磷，所述第二副摻雜物為鎵，並且 -所述矽熔體中所述第一副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第一濃度比不小於O. 89且不大於O. 91，並且所述矽熔體中所述第二副摻雜物濃度除以所述矽熔體中所述主摻雜物濃度計算得到的第二濃度比不小於7. 8且不大於8. 5。
23.切片根據權利要求12 22任何之一的P型矽單晶得到的矽晶片。
全文摘要
本發明提供電阻率高並且電阻率變化率較小的p型矽單晶以及其製造方法。解決方法製造p型矽單晶1的方法，包括以下步驟製備矽熔體7，所述矽熔體中已加入作為主摻雜物的硼、為n型雜質且偏析係數比硼低的第一副摻雜物、以及為p型雜質且偏析係數比第一副摻雜物低的第二副摻雜物。用佐克拉斯基方法從矽熔體7生長電阻率不低於6Ωcm的矽單晶。
文檔編號C30B29/06GK103046130SQ20121039129
公開日2013年4月17日 申請日期2012年10月16日 優先權日2011年10月17日
發明者中居克彥 申請人:矽電子股份公司