第九章单晶硅制备-直拉法.ppt

  1. 1、本文档共84页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
小结 CZ法原理,所涉及到的主要设备、原辅料; CZ的流程,主要工序、操作概要及注意事项。 4.2 悬浮区熔生长工艺 区熔法 (Zone meltng method) 又称Fz 法 (Float-Zone method),即悬浮区熔法,于1953 年由Keck 和Golay 两人将此法用在生长硅单晶上。 区熔硅单晶由于在它生产过程申不使用石英坩埚,氧含量和金属杂质含量都远小于直拉硅单晶,因此它主要被用于制作高反压元件上,如可控硅、整流器等,其区熔高阻硅单晶 (一般电阻率为几千Ω·cm以至上万Ω·cm)用于制作探测器件。 4.2.1、Fz法的基本设备 Fz硅单晶,是在惰性气体保护下,用射频加热制取的,它的基本设备由机械结构、电力供应及辅助设施构成。 机械设备包括: 晶体旋转及升降机构,高频线圈与晶棒相对移动的机构,硅棒料的夹持机构等。 电力供应包括: 高频电源及其传送电路,各机械运行的控制电路。高频电源的频率为2~4MHz。 辅助设施包括: 水冷系统和保护气体供应与控制系统、真空排气系统等。 区熔单晶 4.2.2区熔硅单晶的生长 原料的准备:将高质量的多晶硅棒料的表面打磨光滑,然后将一端切磨成锥形,再将打磨好的硅料进行腐蚀清洗,除去加工时的表面污染。 装炉:将腐蚀清洗后的硅棒料安装在射频线圈的上边。将准备好的籽晶装在射频线圈的下边。 关上炉门,用真空泵排除空气后,向炉内充入情性气体 (氮气或氢与氮的混合气等),使炉内压力略高于大气压力。 给射频圈送上高频电力加热,使硅棒底端开始熔化,将棒料下降与籽晶熔接。当溶液与籽晶充分熔接后,使射频线圈和棒料快速上升,以拉出一细长的晶颈,消除位错。 晶颈拉完后,慢慢地让单晶直径增大到目标大小,此阶段称为放肩。放肩完成后,便转入等径生长,直到结束。 区熔单晶生长的几个问题: 熔区内热对流 (a)集肤效应,表面温度高, (b)多晶硅棒转速很慢时,与单晶旋转向 (c)与单晶旋转反向 (d)表面张力引起的流动 (e)射频线圈引起的电磁力在熔区形成的对流 (f)生长速率较快时的固液界面 区熔单晶生长的几个问题: 表面张力:悬浮区熔法中熔体之所以可以被支撑在单晶与棒料之间,主要是由于硅熔体表面张力的作用。假设它是唯一支撑力,能够维持稳定形状的最大熔区长度Lm为: A=2.62~3,.41。对硅 。适用于小直径单晶。 大直径单晶比较复杂,依靠经验确定 区熔单晶生长的几个问题: 电磁托力:高频电磁场对熔区的形状及稳定性都有一定的影响,尤其当高频线圈内径很小时,影响较大。以至此种支撑力在某种程度上能与表面张力相当。晶体直径越大,电磁支撑力的影响就越显著。 重力:重力破坏熔区稳定。当重力的作用超过了支撑力作用时,熔区就会发生流垮,限制了区熔单晶的直径。目前150mm单晶。若无重力影响,Fz法理论上可以生长出任何直径的单晶。 离心力:由晶体旋转引起,主要影响固液界面的熔体。晶体直径越大,影响愈大。大单晶制备需要用低转速。 4.2.3掺杂方法 区熔硅单晶的掺杂方法是多样的。较原始的方法是将B2O3或P2O5 的酒精溶液直接 涂抹在多晶硅棒料的表面。这种方法生产出的单晶硅,电阻率分布极不均匀,且掺杂量也 很难控制。下面介绍几种掺杂方法。 (1) 填装法 这种方法较适用于分凝系数较小的杂质,如Ga (分凝系数为0.008)、In (分凝系数 为0.0004)等。这种方法是在原料棒接近圆锥体的部位钻一个小洞,把掺杂原料填塞在小洞里,依靠分凝效应使杂质在单晶的轴向分布趋于均匀。 (2)气相掺杂法 这种掺杂方法是将易挥发的PH3 (N型)或B2H6(P型)气体直接吹入熔区内。这是目前最普遍使用的掺杂方法之一,所使用的掺杂气体必须用氧气稀释喷嘴后,再吹入熔区 气相掺杂法 (3)中子嬗变掺杂(NTD) 采用一般掺杂方法。电阻率不均匀率一般为15~25%。 利用NTD法,可以制取N型、电阻率分布均匀的FZ硅单晶。它的电阻率的径向分布的不均匀率可达5%以下。 NTD法目前广泛地被采用,它是在核反应堆中进行的。 硅有三种稳定性同位素,28Si占92.23%,29Si占 4.67%, 30Si占3.1% 。其中30Si俘获一个热中子成为31Si。31Si极不稳定,释放出一个电子而嬗变为31P。 30Si+n →31Si+r 31Si→ 31P+e 式中 n-热中子,r-光子,e-电子。 31Si的半衰期为2.6h (3)中子嬗变掺杂(NTD) 由于30Si在Si中的分布是非常均匀的,加之热中子对硅而言几乎是透明的,

文档评论(0)

502992 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档