区熔硅单晶掺杂技术概述

庞炳远

(中国电子科技集团公司第四十六研究所，天津300220)

随着硅单晶体的大直径化，器件工艺对晶体完美性和电学参数的高均匀性提出了更高的要求。杂质对半导体的导电性能非常敏感，直接影响集成电路电参数的一致性和成品率，所以在制备硅单晶的工艺过程中，根据半导体器件的需求，经常有意掺入某种特定的元素，以便控制半导体单晶的电学性能及某种特定的物化性质。

1 区熔硅单晶的掺杂技术

纯净的硅晶体导电能力很弱，硅晶体的电学性质在很大程度上取决于晶体中的杂质和晶体缺陷。如室温下硅中载流子浓度取决于硅单晶中所含Ⅲ、V族杂质元素的浓度。在制备FZ硅单晶过程中，因为原料多晶硅的纯度很高，需掺入一定数量电活性杂质，以制成具有一定电学性质的FZ硅单晶。在掺杂前，首先要掌握原始多晶硅中施主和受主杂质含量以及FZ硅单晶的导电类型和目标电阻率，然后才能对所掺杂质的种类和数量进行估算，并根据对试拉FZ硅单晶电阻率的测试结果，对掺杂数量进行适当调整和修正。FZ硅单晶的主要掺杂方法有多晶沉积法、硅芯掺杂法、溶液涂敷掺杂法、棒孔掺杂法、中子嬗变掺杂法(NTD)和气相掺杂法等。

1.1 多晶沉积掺杂法

在多晶硅沉积过程中，以气态PH3、(PNCl2)3、AsCl3或BCl3掺入高纯硅的中间化合物。(SiHCl3、SiH4等)的气体中，P、As或B与Si一起沉积。在整根多晶棒的直径方向杂质分布是均匀的，但此方法难以精确控制掺杂的杂质浓度，且一般掺杂浓度很高。……