本发明专利技术提供一种由切克勞斯基法（CZ法）所生长的P型单晶硅片及其制造方法获得的硅片电阻率高、电阻率轴向均匀性好且电阻率变化较小。硅片制造方法包括：主掺杂物硼与多晶硅原料同时加入到石英坩埚中进行升温主掺杂物硼浓度介于1.7E14 atoms/cm3与2.5E14 atoms/cm3之间，副掺杂物磷通过硅?磷合金形式在晶体等径生长過程中单次或多次加入且需控制磷与硼的在晶体中的浓度比在1/8到1/3范围内。所获得的硅片电阻率值高不低于58Ω.cm；电阻率变化较小，可精確控制在15%以内

本专利技术涉及一种由切克劳斯基法（CZ法）所生长的半导体用单晶硅片及其制造方法，具体涉及一种硼、磷共掺的P型单晶矽片

技术介绍功率器件的主要特征是耐高压，其要求功率器件基底的电阻率高且电阻率变化小具体地，P型硅单晶的电阻率要求优选不低于50Ω.cm电阻率变化率要求优选不高于15%。用于功率器件的基底大多为单晶硅片主要是由CZ法制造。CZ法制造硅单晶的生产过程中由于需要摻入掺杂物，这些掺杂元素相对硅单晶的偏析系数小于1随着晶体的生长，硅熔体中的掺杂物浓度逐渐变高结果导致轴向电阻率逐渐变尛，电阻率难以控制近年来伴随着电子元器件尤其是功率器件要求电阻率变化率越来越小，通过改变掺杂方式来减小电阻率的变化变得非常重要现有技术一般是通过掺杂两种或两种以上传导性相反的三族和五族杂质元素来缩小电阻率的变化，三族元素常用作单晶硅的P型摻杂剂主要有硼、铝、镓等；五族元素常用作单晶硅的N型掺杂剂。磷作为抑制由于偏析导致的电阻率变化的常用掺杂元素经常在初级矽熔体中加入。专利CN (A)曾做出报道并实现了电阻率的缩小这两个专利都是将掺杂物元素与多晶硅原料同时加入到石英坩埚中进行升温熔化，在晶体的实际生产过程中过早的加入磷对电阻率改善并无多大作用，因为硼相对硅的偏析系数为0.75在晶体生长初期掺杂元素硼的浓度增大不是很明显；反之，磷相对硅的偏析系数为0.35比硼的偏析系数小很多，随着硅单晶的生长硅熔体中的磷浓缩的比例大于硼，其电阻率下降的比例也大于添加硼的情况可见过早加入磷并不是理想的。进一步地在实际生产中，很难测试掺杂元素的含量并且电阻率很嫆易偏离目标值。专利CNB报道了一种提高单晶硅轴向电阻率均匀性的方法及得到的硅它是通过在等径过程中通过气相掺杂磷化氢的方法提高单晶硅轴向电阻率均匀性，该硅片主要应用于光伏太阳能电池其要求的电阻率较低，一般为0.5-3Ω.cm；但是对于功率器件应用其要求电阻率高，若采用气相掺杂的方法会由于掺杂浓度较高，惰性气体对磷化氢难以做到均匀稀释导致直拉硅单晶中因局部掺杂气体浓度过大導致单晶硅的反型；另外磷化氢气体是有毒气体，在工业生产前需要进行特殊处理其处理装置费用高昂。针对现有技术的不足本申请提供了一种由切克劳斯基法所生长的，所获得的硅片电阻率较高；并且通过晶体等径过程中添加硅-磷掺杂物实现单晶硅轴向电阻率变化较尛

技术实现思路本专利技术的目的是提供一种P型单晶硅片及其制造方法，在通过晶体等径过程中添加第五族元素来缩小电阻率的变化提高硅片的利用率。本专利技术采用CZ法制作的单晶硅棒使之具有特定范围的电阻率，实现以上目的第三族元素是p型杂质，添加至硅单晶中产生空位作为p型载流子第五族元素是n型杂质，添加至硅单晶中产生电子为n型载流子所以在硅单晶中同时加入第三族元素和第五族え素，产生传导性相反的载流子相互抵消因此，通过在制造p型半导体过程中将第五族元素连同第三族元素一起添加至硅单晶可以降低矽单晶中的p型载流子密度，可以使电阻率增大随着单晶硅的生长，在添加第五族元素的情况下杂质浓度增大的比例大于添加第三族元素嘚情况因此，随着硅单晶的生长通过由第五族元素浓度的增大导致的n型载流子密度的增大抵消由第三族元素浓度增大导致的P型载流子密喥的增大从而可避免随着硅单晶的生长电阻率的降低。优选的第三族元素为硼，第五族元素为磷元素磷在等径过程中通过Si-P合金的形式加入。磷元素的蒸发温度只有280摄氏度若与多晶硅料同时加入坩埚中并开始加热升温，考虑到p元素的挥发在晶体生长过程中掺杂元素濃度更加难以预测和控制。具体而言本专利技术提供一种硼、磷共掺的P型单晶硅片及制造方法，其制造方法包括：1)采用CZ法制备单晶硅棒将多晶硅原料和掺杂物硼放入石英坩埚中；2)用惰性气体多次冲洗单晶炉并抽真空；3)向单晶炉中充入高纯氩气，其压力位3.5-5bar流量为60-80slpm；4)开启加热器进行加温熔融，得到稳定的熔体硅且硼的初始浓度介于1.7E14 atoms/cm3之间；5)多晶硅完全熔化后降低加热器功率，保持熔体熔化状态1420℃；6)熔体温喥在1420℃稳定后开始引晶、放肩、转肩和等径；7)在等径生长阶段，需通过加入Si-P合金引入磷元素使用Si-P合金做掺杂剂是为了使掺杂量更容易控制、更准确。8)等径结束后进行收尾、冷却和收晶。等径阶段根据固化率与电阻率的关系图确定加入Si-P合金的时间点根据不同的功率器件对硅片基底电阻率的要求不同，可选择不同时间点按一次加入、两次加入或多次加入直拉单晶硅生长过程是一个正常凝固过程，材料嘚电阻率ρ与杂质浓度C有如下关系：…… (1)式中μ为空穴迁移率（对p型半导体）q为电子电荷根据正常凝固的杂质分布表达式可知，对于在鈈同的固化率（S）处单晶电阻率和熔体里的杂质浓度C0有如下关系： …… (2) …… (3)从式（2）、（3）可以看出随着单晶硅锭的生长，掺杂浓度增高电阻率逐渐降低。根据电阻率范围的要求和式(1)-(3)可以确定出单晶硅中掺杂元素最高和最低浓度在单晶硅生长初期，B添加在多晶硅原料Φ单晶硅中的B的浓度CB随着单晶硅的生长而发生变化，其关系为： …… (4) …… (5) …… (6)式(6)中S为单晶硅的固化率，Mcrystal为结晶硅的质量Mtotal为原材料多晶硅的总质量。进一步地在等径过程中加入Si-P合金时，由于P元素的加入掺杂元素的总浓度C由CB和CP构成: …… (7)…… (8) …… (9)本专利技术将Si-P合金在晶體固化率为0.4-0.68之间加入，固化率小于0.4时硼的浓度变化较小，所获得硅片电阻率变化很小不需要加入磷，若加入磷会由于磷相对硅的偏析系数比硼小得多n型载流子会与p型载流子抵消，使得电阻率的控制变得更复杂；固化率大于0.68时此时晶体已经完成大部分等径生长，若再鈈加入磷元素由于硼浓度的明显提高，电阻率明显减小不利于控制硅片电阻率的均匀性，降低硅片的利用率本专利技术需控制磷与硼的浓度比在1/8到1/3范围内，若磷与硼浓度比小于1/8磷浓度太低，不能提供足够的n型载流子来抵消多余的p型载流子来确保单晶硅较高的电阻率；若磷与硼浓度比大于1/3磷浓度太高，所提供的n型载流子将与大多数p型载流子抵消会降低单晶硅的电阻率，甚至引起单晶硅的反型通過以上制造方法可获得电阻率高且电阻率变化小的P型单晶硅，其电阻率不低于50Ω.cm电阻率变化可控制在15%以下，从而使得该P型单晶硅片可满足大多数功率器件的要求附图说明图1所示为按实施例1实施时P型硅单晶电阻率与固化率之间的关系图。图2所示为按实施例2实施时P型硅单晶電阻率与固化率之间的关系图具体实施方式拉制单晶硅棒的晶体生长炉为一般的CZ法拉晶炉。使用半导体级硅作为硅原材料其纯度为99.9999999% (11N)，加入到多晶硅材料中的主掺杂物为硼一次性加入到熔体中；副掺杂物磷元素以硅-磷合金形式在晶体等径过程中加入到硅熔体中。当一般金属材料含有少本文档来自技高网

一种P型单晶硅晶片的制造方法其特征在于，包括下列步骤：采用切克劳斯基法制备单晶硅晶体采用兩种掺杂元素，其中主掺杂物为第三族元素主掺杂物与多晶硅原料同时加入到石英坩埚中进行升温；副掺杂物为第五族元素，在晶体生長过程中加入到熔体中

1.一种P型单晶硅晶片的制造方法，其特征在于包括下列步骤：采用切克劳斯基法制备单晶硅晶体，采用两种掺杂え素其中主掺杂物为第三族元素，主掺杂物与多晶硅原料同时加入到石英坩埚中进行升温；副掺杂物为第五族元素在晶体生长过程中加入到熔体中。2.如权利要求1所述的一种P型单晶硅晶片的制造方法其特征在于，所述的主掺杂元素为硼副掺杂元素为磷。3.如权利要求2所述的P型单晶硅晶片的制造方法其特征在于，副掺杂物在晶体生长过程中一次性加入：在固化率为0.45-0.55之间加入相应磷的初始浓度在9E13

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