單晶爐工藝問(wèn)題樣本.docx

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1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除?；A(chǔ)知識(shí)硅材料硅重要的半導(dǎo)體材料,化學(xué)元素符號(hào)Si,電子工業(yè)上使用的硅應(yīng)具有高純度和優(yōu)良的電學(xué)和機(jī)械等性能。硅是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料,它的產(chǎn)量和用量標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的電子工業(yè)水平。在研究和生產(chǎn)中,硅材料與硅器件相互促進(jìn)。在第二次世界大戰(zhàn)中,開(kāi)始用硅制作雷達(dá)的高頻晶體檢波器。所用的硅純度很低又非單晶體。1950年制出第一只硅晶體管,提高了人們制備優(yōu)質(zhì)硅單晶的興趣。1952年用直拉法(CZ)培育硅單晶成功。1953年又研究出無(wú)坩堝區(qū)域熔化法(FZ),既可進(jìn)行物理提純又能拉制單晶。1955年開(kāi)始采用鋅還原

2、四氯化硅法生產(chǎn)純硅,但不能滿(mǎn)足制造晶體管的要求。1956年研究成功氫還原三氯氫硅法。對(duì)硅中微量雜質(zhì)又經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的探索后,氫還原三氯氫硅法成為一種主要的方法。到1960年,用這種方法進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)已具規(guī)模。硅整流器與硅閘流管的問(wèn)世促使硅材料的生產(chǎn)一躍而居半導(dǎo)體材料的首位。60年代硅外延生長(zhǎng)單晶技術(shù)和硅平面工藝的出現(xiàn),不但使硅晶體管制造技術(shù)趨于成熟,而且促使集成電路迅速發(fā)展。80年代初全世界多晶硅產(chǎn)量已達(dá)2500噸。硅還是有前途的太陽(yáng)電池材料之一。用多晶硅制造太陽(yáng)電池的技術(shù)已經(jīng)成熟;無(wú)定形非晶硅膜的研究進(jìn)展迅速;非晶硅太陽(yáng)電池開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)?；瘜W(xué)成分硅是元素半導(dǎo)體。電活性雜

3、質(zhì)磷和硼在合格半導(dǎo)體和多晶硅中應(yīng)分別低于0.4ppb和0.1ppb。拉制單晶時(shí)要摻入一定量的電活性雜質(zhì),以獲得所要求的導(dǎo)電類(lèi)型和電阻率。重金屬銅、金、鐵等和非金屬碳都是極有害的雜質(zhì),它們的存在會(huì)使PN結(jié)性能變壞。硅中碳含量較高,低于1ppm者可認(rèn)為是低碳單晶。碳含量超過(guò)3ppm時(shí)其有害作用已較顯著。硅中氧含量甚高。氧的存在有益也有害。直拉硅單晶氧含量在5～40ppm范圍內(nèi);區(qū)熔硅單晶氧含量可低于1ppm。硅的性質(zhì)硅具有優(yōu)良的半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)。禁帶寬度適中,為1.21電子伏。載流子遷移率較高,電子遷移率為1350厘米□/伏□秒,空穴遷移率為480厘米□/伏□秒。本征電阻率

4、在室溫(300K)下高達(dá)2.3×10□歐□厘米,摻雜后電阻率可控制在10□～10□歐□厘米的寬廣范圍內(nèi),能滿(mǎn)足制造各種器件的需資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。要。硅單晶的非平衡少數(shù)載流子壽命較長(zhǎng),在幾十微秒至1毫秒之間。熱導(dǎo)率較大?；瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,又易于形成穩(wěn)定的熱氧化膜。在平面型硅器件制造中能夠用氧化膜實(shí)現(xiàn)PN結(jié)表面鈍化和保護(hù),還能夠形成金屬-氧化物-半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),制造MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管和集成電路。上述性質(zhì)使PN結(jié)具有良好特性,使硅器件具有耐高壓、反向漏電流小、效率高、使用壽命長(zhǎng)、可靠性好、熱傳導(dǎo)好,并能在200□高溫下運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。硅單晶的

5、主要技術(shù)參數(shù)硅單晶主要技術(shù)參數(shù)有導(dǎo)電類(lèi)型、電阻率與均勻度、非平衡載流子壽命、晶向與晶向偏離度、晶體缺陷等。導(dǎo)電類(lèi)型:導(dǎo)電類(lèi)型由摻入的施主或受主雜質(zhì)決定。P型單晶多摻硼,N型單晶多摻磷,外延片襯底用N型單晶摻銻或砷。電阻率與均勻度拉制單晶時(shí)摻入一定雜質(zhì)以控制單晶的電阻率。由于雜質(zhì)分布不勻,電阻率也不均勻。電阻率均勻性包括縱向電阻率均勻度、斷面電阻率均勻度和微區(qū)電阻率均勻度。它直接影響器件參數(shù)的一致性和成品率。非平衡載流子壽命光照或電注入產(chǎn)生的附加電子和空穴瞬即復(fù)合而消失,它們平均存在的時(shí)間稱(chēng)為非平衡載流子的壽命。非平衡載流子壽命同器件放大倍數(shù)、反向電流和開(kāi)關(guān)特性等均有關(guān)

6、系。壽命值又間接地反映硅單晶的純度,存在重金屬雜質(zhì)會(huì)使壽命值大大降低。我們專(zhuān)業(yè)單晶爐維修以及配件更換(QQ)晶向與晶向偏離度常見(jiàn)的單晶晶向多為(111)和(100)(見(jiàn)圖硅片導(dǎo)電類(lèi)型和晶向標(biāo)準(zhǔn))。晶體的軸與晶體方向不吻合時(shí),其偏離的角度稱(chēng)為晶向偏離度。晶體缺陷生產(chǎn)電子器件用的硅單晶除對(duì)位錯(cuò)密度有一定限制外,不允許有小角度晶界、位錯(cuò)排、星形結(jié)構(gòu)等缺陷存在。位錯(cuò)密度低于200/厘米□者稱(chēng)為無(wú)位錯(cuò)單晶,無(wú)位錯(cuò)硅單晶占產(chǎn)量的大多數(shù)。在無(wú)位錯(cuò)硅單晶中還存在雜質(zhì)原子、空位團(tuán)、自間隙原子團(tuán)、氧碳或其它雜質(zhì)的沉淀物等微缺陷。微缺陷集資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正

7、或者刪除。合成圈狀或螺旋狀者稱(chēng)為旋渦缺陷。熱加工過(guò)程中,硅單晶微缺陷間的相互作用及變化直接影響集成電路的成敗。類(lèi)型和應(yīng)用硅單晶按拉制方法不同分為無(wú)坩堝區(qū)熔(FZ)單晶與有坩堝直拉(CZ)單晶。區(qū)熔單晶不受坩堝污染,純度較高,適于生產(chǎn)電阻率高于20歐□厘米的N型硅單晶(包括中子嬗變摻雜單晶)和高阻P型硅單晶。由于含氧量低,區(qū)熔單晶機(jī)械強(qiáng)度較差。大量區(qū)熔單晶用于制造高壓整流器、晶體閘流管、高壓晶體管等器件。直接法易于獲得大直徑單晶,但純度低于區(qū)熔單晶,適于生產(chǎn)20歐□厘米以下的硅單晶。由于含氧量高,直拉單晶機(jī)械強(qiáng)度較好。大量直拉單晶用于制造MOS集成電路