专利名称：氮气氛生长氮浓度可控微氮硅单晶的方法
技术领域：
本发明涉及氮气氛生长氮浓度可控微氮硅单晶的方法。
背景技术：
超大规模集成电路正向特征线宽逐渐变小，硅晶片直径逐渐增大的方向发展。目前，国际市场上8英寸的硅单晶已经达到40％以上，12英寸硅单晶也投入了商业生产。通常而言，在硅晶体生长时，是利用高纯氩气作为保护气。从多晶硅的融化，种籽晶，放肩、生长、收尾、冷却等全过程，都在晶体生长炉中通入一定量的氩气，以保护硅单晶的生长。硅单晶也可以在氮气下生长，但利用普通氮保护气生长大直径硅单晶，其晶体中氮的浓度过高，不易控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮气氛下生长氮浓度可控的微氮硅单晶的方法。
本发明的方法是先将多晶硅在高纯氩气保护下，升温融化，待多晶硅融化后，将保护气从高纯氩气转化为高纯氮气，高纯氮气的压力为5～200Torr，流量在1～200l/min，在氮气通入1～600分钟后，再转换为高纯氩气保护，直至硅晶体生长完成。
上述氮气的纯度在99.999～99.9999％之间。
本发明让高纯氮气进入单晶炉，氮气和熔融的硅液体面反应，微量的氮将进入硅液体，最终进入硅晶体。通过控制氮气通入的时间，氮气的压力和流量，可以控制硅中氮的浓度，保证大直径微氮硅单晶的顺利生长。
采用本发明方法生产微氮硅单晶成本低，质量好，可以控制大直径硅单晶中氮的浓度，能够实现大规模生产，特别适用于8～12英寸以上微氮硅单晶的制备。
具体实施例方式
本例用高纯多晶硅作原料，掺杂剂为磷，生长n型8英寸<100>硅单晶，目标电阻率为10～40Ω.cm。将多晶硅放入石英坩埚，在氩气保护下，将温度升到1400C以上。当多晶硅融化完成后，将保护气体转化为高纯氮气，氮气的纯度为99.9999％，氮气的压力为40Torr，氮气的流量为801/min，时间为20分钟，此时，氮元素进入硅熔体。然后，再转换为高纯氩气保护，直到硅晶体生长结束。
权利要求
1.氮气氛生长氮浓度可控微氮硅单晶的方法，其特征是该方法先将多晶硅在高纯氩气保护下，升温融化，待多晶硅融化后，将保护气从高纯氩气转化为高纯氮气，高纯氮气的压力为5～200Torr，流量在1～200l/min，在氮气通入1～600分钟后，再转换为高纯氩气保护，直至硅晶体生长完成。
2.按权利要求1所述的氮气氛生长氮浓度可控微氮硅单晶的方法，其特征是所说的高纯氮气的压力为40Torr，流量在80l/min，氮气通入时间为20分钟。
全文摘要
本发明公开的氮气氛生长氮浓度可控微氮硅单晶的方法是:先将多晶硅在高纯氩气保护下,升温融化,待多晶硅融化后,将保护气从高纯氩气转化为高纯氮气,高纯氮气的压力为5～200Torr,流量在1～200l/min,在氮气通入1～600分钟后,再转换为高纯氩气保护,直至硅晶体生长完成。采用本发明方法生产微氮硅单晶成本低,质量好,可以控制大直径硅单晶中氮的浓度,能够实现大规模生产,特别适用于8～12英寸以上微氮硅单晶的制备。
文档编号C30B27/00GK1422991SQ02151128
公开日2003年6月11日 申请日期2002年12月2日 优先权日2002年12月2日
发明者杨德仁, 李立本, 田达晰, 马向阳, 沈益军, 阙端麟 申请人:浙江大学