将中子嬗变掺杂横向磁场直拉硅用于大功率半导体器件的方法 

　　背景技术

　　现有的传统硅材料制造方法中，主要是以直拉硅（CZSi）与区熔硅（FZSi）为主，将硅材料应用在大功率器件的早期（第一代）绝大多数使用的是区熔硅（FZSi）。早在50年代，美国杂志【PhysicsRev.1954（96）】第833页曾公开发表了直拉硅（CZSi）氧杂质引起的电活性导致电参数严重漂移的现象。随着科学需要的不断发展和进步，半导体器件功率容量的不断增大，在70年代产生了不同于常规化学掺杂的中子嬗变掺杂（NTD）方法，早期被称做NTDSi。目前，国内的中子辐照技术，一般是给定（晶锭）直径、高度以及上、下断面的本征电阻率值，即可非常准确击中目标电阻率。早期的直拉硅（CZSi）比区熔硅（FZSi）其主要杂质含量均高于1~2数量级，导致半导体领域的学者对重金属杂质的剩余放射性产生担忧，致使区熔硅（FZSi）在半导体大功率器件领域（SCR、GTO等双极型）一统天下的局面（直至到80年代）。由于大直径的区熔硅（FZSi）不易生产，尤其是〈100〉晶向、〈110〉晶向比〈111〉晶向生长困难，机械强度差，而直拉硅（CZSi）采用的相关技术（如涂层坩埚，高纯源）除氧碳主要杂质外，已接近了区熔硅（FZSi）的水平。NTDCZSi已在小功率器件领域取代NTDFZSi，但是在半导体大功率器件领域，由于氧施主的产生，容易造成基区电阻率下降，导致击穿电压下降过多。另外，在传统的外吸杂工艺中，由于硅片硼、磷、镓及粗糙的表面具有吸收杂质的作用，杂质总是被吸收到硅片表面，良好的吸杂可以把杂质从一面吸收到另一面，但是采用该外吸杂工艺其吸收杂质的速度较慢，达不到更好改善半导体器件性能的目的。

　　本发明与现有技术相比有如下优点：

　　1、本专利采用横向磁场控制[Oi]到一定含量。低氧、低碳NTDHMCZSi最适宜做高反压半导体大功率器件(大功率晶闸管SCR，GTO)

　　A.强烈抑制熔体热对流，为HMCZSi超大直径生长提供优良的控制手段；

　　B.HMCZSi杂质分布均匀，消除了杂质条纹；

　　C.HMCZSi氧含量在（0.2~4）×1017cm-3连续可调；

　　D.提高晶体强度及热稳定性，微区均匀性；

　　E.由于横向磁场抑制坩埚熔体反应，杂质进一步降低，少数载流子热稳定性好；

　　F.容易实现高度自动化。

　　2、硅棒(HMCZSi、FZSi)采用中子辐照后,经过本专利方式提高外吸杂速度，大大改善半导体器件性能。