硅單晶加工及質(zhì)量要求

關于硅單晶加工及質(zhì)量要求第一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二單晶硅性能測試測試項目主要包括：物理性能：單晶體檢驗、晶向測定電氣性能：導電類型與電阻率測試缺陷及雜質(zhì)含量確定第二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二物理性能測試—單晶體檢驗物理性能測試主要包括外觀檢驗、規(guī)格檢驗和晶向測定單晶體外表面晶向一致，對光線的反射均勻—外觀檢驗規(guī)格檢驗：直徑與重量測量—是否符合標準第三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二物理性能測試—晶向測定晶向測定方法：腐蝕法原理：晶體結(jié)構(gòu)的各向異性同種腐蝕液（如鉻酸）中，相同腐蝕時間內(nèi)，不同晶向原子被腐蝕程度不同，造成在硅晶表面形成的腐蝕坑形狀不同。第四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二電氣參數(shù)測試單晶體的電氣參數(shù)主要包括：導電類型、電阻率和非平衡少數(shù)載流子壽命等。導電類型：判斷屬于N型（電子）或P型（空穴）半導體；電阻率：測定半導體材料的導電性能；非平衡少數(shù)載流子壽命：少子壽命第五頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二導電類型測試-熱探針法原理：利用冷、熱探針與材料接觸時，熱探針激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對；多數(shù)載流子在兩探針間存在濃度差并向冷探針附近擴散；探針間形成電位差。產(chǎn)生的電流流經(jīng)光點檢測計，引起檢測計偏轉(zhuǎn)，依據(jù)偏轉(zhuǎn)方向可判斷材料類型。第六頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二電阻率測試電阻率是反映半導體材料導電性能的重要參數(shù)，根據(jù)測量半導體電阻率可求得半導體材料的載流子濃度，進而計算材料的雜質(zhì)濃度?；緶y量方法：

兩探針法、四探針法等。第七頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二電阻率測試—兩探針法作用原理：試樣兩端接直流電源，引出線與試樣之間保持歐姆接觸特性，電流回路上串接標準電阻Rs，用電位差計測量電阻上的電壓降，計算流過試樣的電流，然后用兩個靠彈簧壓緊的探針在試樣長度方向上測量某兩點的電壓降Vr，并測出兩點之間的距離L，可求得樣品電阻率。第八頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二電阻率測試—四探針法作用原理：試樣接直流電源，采用四根探針與被測樣品形成歐姆接觸，在探針1和4間通電流I1-4，探針2與3之間形成電位差V2-3，計算可得樣品的電阻率。C為修正因子，取決于探針排列方法與針距。第九頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二非平衡少數(shù)載流子壽命測試

半導體材料內(nèi)運動的電子、空穴處于產(chǎn)生和復合的動態(tài)平衡過程，采用光照或離子注入等外界干擾影響材料時，平衡狀態(tài)被打破，引入的多余電子或空穴對導致出現(xiàn)非平衡狀態(tài)。引入的電子、空穴對就稱為非平衡載流子。

非平衡載流子壽命：從打破平衡狀態(tài)至非平衡狀態(tài)再到新平衡狀態(tài)所需平均時間就是非平衡少數(shù)載流子平均存在的時間，稱為少子壽命。表征了非平衡載流子的平均生存時間。

晶格不完整性越大，少子壽命越短；同一種半導體材料晶格完整度不同，少子壽命差別很大，依此可了解晶體材料晶格結(jié)構(gòu)完整度。第十頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二缺陷檢驗和雜質(zhì)含量測試缺陷表現(xiàn)形式：位錯，包括刃位錯與螺位錯兩種。位錯產(chǎn)生原因：

【籽晶本身存在位錯，導致拉制單晶體存在位錯】【來源于晶體范性形變—“塑性形變”：滑移和攀移】位錯密度測量方法：化學腐蝕法紅外顯微鏡直接觀察法

X射線衍射形貌照相法掃描電子顯微鏡分析法第十一頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二缺陷檢驗—化學腐蝕法作用機理：有位錯處原子排列規(guī)律性發(fā)生改變，形成應力集中區(qū)，位錯集中處化學反應速率快，通過測量位錯和樣品表面的位錯腐蝕坑密度就可得到位錯密度：破壞性檢測。常用化學試劑：鉻酸溶液第十二頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二缺陷檢驗—紅外顯微鏡直接觀察法作用機理：高溫下通過向硅片中擴散進大量銅原子，然后低溫（500℃）熱處理，使得過飽和銅原子逐漸擴散到位錯線附近吸收紅外線，在顯微鏡下觀察時，位錯線清晰可見：破壞性檢測。第十三頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二缺陷檢驗—X射線衍射形貌照相法作用機理：晶體對X射線的消光作用——有缺陷區(qū)域和完整區(qū)域?qū)射線衍射程度不同，在有缺陷區(qū)域產(chǎn)生的衍射線強度強很多。通過對比試樣和標準件X射線衍射圖片，判斷晶體缺陷程度：非破壞性檢測。第十四頁，共十七頁，編輯于2023年，星期二缺陷檢驗—掃描電子顯微鏡分析法作用機理：利用聚焦的極細電子束進行規(guī)則逐點掃描運動，射線掃描到樣品時，會產(chǎn)生電子和二次電子，電子收集器收集電信號，放大后可轉(zhuǎn)換成