多晶硅中基硼、基磷含量的檢驗(yàn)

1、多晶硅中基硼、基磷含量的檢驗(yàn)一組組員：車間主任：張主講內(nèi)容樣品采樣區(qū)熔法簡(jiǎn)介檢測(cè)原理基硼的計(jì)算基磷的計(jì)算區(qū)熔提純和測(cè)試的具體要求采樣檢驗(yàn)原理利用硅熔體中雜質(zhì)的分凝效應(yīng)(當(dāng)固液或固氣兩相平衡共存時(shí)，兩相的組成不同。這種現(xiàn)象稱為分凝。)和蒸發(fā)效應(yīng)，在真空條件下，在硅棒上建立一個(gè)溶區(qū)，溶區(qū)溫度1410，并使之從一端移至另一端，以達(dá)到提純和控制雜質(zhì)的目的。由于硅棒垂直放置，并且不用容器，區(qū)熔時(shí)建立的熔區(qū)在硅棒之間移動(dòng)，所以稱為懸浮區(qū)熔。即方法為：懸浮區(qū)熔法 懸浮區(qū)熔法是在20世紀(jì)50年代提出并很快被應(yīng)用到晶體制備技術(shù)中。在懸浮區(qū)熔法中，使圓柱形硅棒固定于垂直方向，用高頻感應(yīng)線圈在氬氣氣氛中加熱，使棒的

2、底部和在其下部靠近的同軸固定的單晶籽晶間形成熔滴，這兩個(gè)棒朝相反方向旋轉(zhuǎn)。然后將在多晶棒與籽晶間只靠表面張力形成的熔區(qū)加熱線圈緩慢向上升高而把熔融硅上方部分的多晶硅棒熔化。熔區(qū)沿棒長(zhǎng)逐步向上移動(dòng)，此時(shí)靠近籽晶的一端熔融硅開(kāi)始凝固，形成與籽晶晶體相同的晶向。將能使其轉(zhuǎn)換成單晶。 經(jīng)過(guò)多次區(qū)熔提煉，可得到低氧高阻的單晶硅。懸浮區(qū)熔過(guò)程圖片退出基硼的含量計(jì)算硅中硼的分凝系數(shù)kB=0.9，也就是說(shuō)平衡情況下，硼在結(jié)晶的硅中和熔融的硅中的含量之比為0.9，硼的分凝效應(yīng)是不太顯著的。經(jīng)過(guò)多次區(qū)熔后，使硅中的磷充分地蒸發(fā)掉，但硼含量沿晶體長(zhǎng)度分布影響不大，只在晶體長(zhǎng)度的兩端，硼含量受到區(qū)熔提純的影響。沿晶體

3、長(zhǎng)度方向，大約在六個(gè)熔區(qū)長(zhǎng)度以后的中間大部分區(qū)域，硼的含量仍然保持原始硅多晶中的基本硼含量，簡(jiǎn)稱基硼含量。 經(jīng)過(guò)多次真空區(qū)熔掃本底后的晶體即經(jīng)過(guò)多次的區(qū)熔提純到本底，把除了硼以外的所有雜質(zhì)(主要指磷)全部通過(guò)揮發(fā)和分凝而除去，將成為一根無(wú)補(bǔ)償?shù)腜型晶體，這樣它的電阻率的高低就能代表原始硅多晶中的基硼含量。根據(jù)所測(cè)電阻率值，就可以按下式求出基硼含量：NA-消除磷補(bǔ)償后的硼原子含量(個(gè)/cm3)B-P型電阻率(cm)e-電子電荷(1.610-19庫(kù)侖)p-空穴遷移率(500cm2/秒伏)pBAeN1基磷的計(jì)算基磷的檢驗(yàn)只需在氬氣氛下，對(duì)硅棒進(jìn)行一到二次區(qū)熔，然后測(cè)量其電阻率p，再按下式計(jì)算出基磷含

4、量：ND-未消除硼補(bǔ)償?shù)牧自雍?個(gè)/cm3)NA-消除了磷補(bǔ)償?shù)呐鹪雍?個(gè)/cm3)P-N型電阻率(cm)e-電子電荷(1.610-19庫(kù)侖)n-電子遷移率(1500cm2/秒伏) 以上硼、磷雜質(zhì)含量也可根據(jù)測(cè)得的電阻率，對(duì)照硅中雜質(zhì)濃度和電阻率關(guān)系曲線查得。區(qū)熔提純和測(cè)試的具體要求1.設(shè)備： 細(xì)棒區(qū)熔可用小型區(qū)熔爐，真空度10-5托。感應(yīng)加熱線圈內(nèi)徑 25mm左右，太小會(huì)影響提純效果。2.樣品制備： 從還原法生產(chǎn)的多晶上切取 6300mm的多晶棒，經(jīng)過(guò)去油和酸洗后，用大于10M超純水沖洗、烘干備用。3.籽晶： 硼檢籽晶應(yīng)從高純P型單晶中切取，酸腐蝕清洗后備用。(不要與P型高阻單晶相混

5、，高阻不一定高純，高純必定高阻。) 磷檢籽晶應(yīng)從高純N型單晶中切取，酸腐蝕清洗后備用。4.區(qū)熔條件： 硼檢采用快速區(qū)熔法的工藝。第一次區(qū)熔時(shí)，第一熔區(qū)停留揮發(fā)10分鐘左右；第二次區(qū)熔時(shí)，從第一熔區(qū)位置上移23mm，并停留揮發(fā)5分鐘左右；第三次區(qū)熔時(shí)，從第二熔區(qū)位置上移23mm，并停留5分鐘左右；至末熔區(qū)，每次都停留5分鐘左右。 區(qū)熔寬度以棒的直徑為參考，或?qū)挾燃s大于直徑。 熔區(qū)行程以10倍熔區(qū)為宜。 提純速度約0.5mm/分。 提純次數(shù)：硼檢10次。 磷檢只是要求在氣氛下對(duì)硅棒進(jìn)行一至二次區(qū)熔即可。 為了防止污染，第一熔區(qū)和最后熔區(qū)要離開(kāi)上下夾頭3050mm。5.型號(hào)及電阻率測(cè)量： 單晶表面應(yīng)用噴砂法噴出一條測(cè)量道，清洗后用冷熱探筆法測(cè)出導(dǎo)電類型。 基硼、基磷電阻率用二探針?lè)ɑ蛩奶结樂(lè)ǎ?/p>