專利名稱：一種微量摻鍺直拉硅單晶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直拉硅單晶。
背景技術(shù)：
超大規(guī)模集成電路正向特征線寬逐漸變小，硅晶片直徑逐漸增大的方向發(fā)展。隨著集成電路特征線寬的變小，硅單晶材料中的微觀缺陷問題更加突出，如200毫米直徑硅材料中出現(xiàn)的空洞缺陷，尺寸在100～300納米，對0.1微米集成電路已形成致命的影響。實際上，當單個缺陷的尺寸達到最小特征線寬的二分之一或三分之一時，將導(dǎo)致集成電路線路的失效。
目前超大規(guī)模集成電路用直拉硅單晶含有濃度為1×1013～1×1021/cm3的磷或硼或砷或銻的電活性雜質(zhì)，該材料原生缺陷主要表現(xiàn)為COP(crystaloriginated particles)，F(xiàn)PD(flow pattern defects)，LSTD(light scattering topographydefects)，LPD(light scattering defects)等，但是，不論這些缺陷的表現(xiàn)形式是什么，它的實質(zhì)是一種八面體形的由空位組成的空洞缺陷，空洞的內(nèi)壁為數(shù)納米厚的二氧化硅沉淀，尺寸在100到200納米左右。這些缺陷對超大規(guī)模集成電路的性能和成品率有重要的影響。
為了去除硅單晶中的原生缺陷，制備超大規(guī)模集成電路用的高質(zhì)量的硅片，一般有以下幾種途徑1)晶體生長時，調(diào)整晶體熱場和晶體生長速度，但這種方法的晶體生長速度很低，產(chǎn)品效率低。2)在晶體生長時，摻入氮元素，抑制缺陷的形成；由于氮是五價元素和促進氧沉淀，會影響硅單晶的電學(xué)性能。3)在制備成拋光硅片后，在氬氣或氫氣中高溫退火來去除近表面部分的缺陷，這種方法增添了成本和工藝，而且增加了金屬污染的可能。
有研究者研究硅中重摻鍺的作用，主要是研究鍺的加入對硅禁帶寬度的調(diào)制和硅材料抗輻照能力的提高，其中鍺的摻入量一般大于1％。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能消除或減少硅單晶中的原生微缺陷的微量摻鍺直拉硅單晶，以有效提高超大規(guī)模集成電路的性能和成品率。
發(fā)明的微量摻鍺直拉硅單晶，是在現(xiàn)有的含磷或硼或砷或銻電活性雜質(zhì)的硅單晶中摻雜微量的鍺構(gòu)成。它含有濃度為1×1013～1×1021/cm3的磷或硼或砷或銻，濃度為1×1013～1×1020cm-3的鍺。
鍺的最佳濃度為1×1015～1×1018cm-3。
本發(fā)明的微量摻鍺直拉硅單晶可按下述方法制備而成，將多晶硅放入石英坩鍋，同時摻入純鍺，使鍺在單晶硅中的濃度為1×1012～1×1019cm-3，在真空氬氣、氮氣或其它氣體保護下，融熔多晶硅，使鍺熔入多晶硅熔液中，按常規(guī)調(diào)整晶體生長參數(shù)，生長得本發(fā)明的直拉硅單晶。
本發(fā)明的微量摻鍺直拉硅單晶，由于摻雜微量的鍺，鍺元素的最外層電子數(shù)和硅元素一樣，都是4個，不會影響硅材料的電學(xué)性能，而利用鍺和點缺陷(自間隙硅原子、空位)作用，可抑制硅單晶中原生微缺陷、特別是空洞缺陷，能有效提高硅單晶的質(zhì)量和成品率，利于降低生產(chǎn)成本。
具體實施例方式
表1示出了構(gòu)成本發(fā)明直拉硅單晶的幾個具體實例及PFD密度值。
表1

由表可見，直拉硅單晶中含微量鍺，可使其空洞缺陷密度(FPD)大幅度降低，提高直拉硅單晶的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種微量摻鍺直拉硅單晶，其特征在于它含有濃度為1×1013～1×1021/cm3的磷或硼或砷或銻，濃度為1×1013～1×1020cm-3的鍺。
2.按權(quán)利要求1所述的一種微量摻鍺直拉硅單晶，其特征是鍺濃度為1×1015～1×1018cm-3。
全文摘要
本發(fā)明的微量摻鍺直拉硅單晶,它含有濃度為1×10
文檔編號C30B15/04GK1422988SQ01139098
公開日2003年6月11日 申請日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者楊德仁, 馬向陽, 田達晰, 沈益軍, 李立本, 闕端麟 申請人:浙江大學(xué)