多晶硅中基硼、基磷含量的检验

1、多晶硅中基硼、基磷含量的检验一组组员：车间主任：张主讲内容样品采样区熔法简介检测原理基硼的计算基磷的计算区熔提纯和测试的具体要求采样检验原理利用硅熔体中杂质的分凝效应(当固液或固气两相平衡共存时，两相的组成不同。这种现象称为分凝。)和蒸发效应，在真空条件下，在硅棒上建立一个溶区，溶区温度1410，并使之从一端移至另一端，以达到提纯和控制杂质的目的。由于硅棒垂直放置，并且不用容器，区熔时建立的熔区在硅棒之间移动，所以称为悬浮区熔。即方法为：悬浮区熔法 悬浮区熔法是在20世纪50年代提出并很快被应用到晶体制备技术中。在悬浮区熔法中，使圆柱形硅棒固定于垂直方向，用高频感应线圈在氩气气氛中加热，使棒的

2、底部和在其下部靠近的同轴固定的单晶籽晶间形成熔滴，这两个棒朝相反方向旋转。然后将在多晶棒与籽晶间只靠表面张力形成的熔区加热线圈缓慢向上升高而把熔融硅上方部分的多晶硅棒熔化。熔区沿棒长逐步向上移动，此时靠近籽晶的一端熔融硅开始凝固，形成与籽晶晶体相同的晶向。将能使其转换成单晶。 经过多次区熔提炼，可得到低氧高阻的单晶硅。悬浮区熔过程图片退出基硼的含量计算硅中硼的分凝系数kB=0.9，也就是说平衡情况下，硼在结晶的硅中和熔融的硅中的含量之比为0.9，硼的分凝效应是不太显著的。经过多次区熔后，使硅中的磷充分地蒸发掉，但硼含量沿晶体长度分布影响不大，只在晶体长度的两端，硼含量受到区熔提纯的影响。沿晶体

3、长度方向，大约在六个熔区长度以后的中间大部分区域，硼的含量仍然保持原始硅多晶中的基本硼含量，简称基硼含量。 经过多次真空区熔扫本底后的晶体即经过多次的区熔提纯到本底，把除了硼以外的所有杂质(主要指磷)全部通过挥发和分凝而除去，将成为一根无补偿的P型晶体，这样它的电阻率的高低就能代表原始硅多晶中的基硼含量。根据所测电阻率值，就可以按下式求出基硼含量：NA-消除磷补偿后的硼原子含量(个/cm3)B-P型电阻率(cm)e-电子电荷(1.610-19库仑)p-空穴迁移率(500cm2/秒伏)pBAeN1基磷的计算基磷的检验只需在氩气氛下，对硅棒进行一到二次区熔，然后测量其电阻率p，再按下式计算出基磷含

4、量：ND-未消除硼补偿的磷原子含量(个/cm3)NA-消除了磷补偿的硼原子含量(个/cm3)P-N型电阻率(cm)e-电子电荷(1.610-19库仑)n-电子迁移率(1500cm2/秒伏) 以上硼、磷杂质含量也可根据测得的电阻率，对照硅中杂质浓度和电阻率关系曲线查得。区熔提纯和测试的具体要求1.设备： 细棒区熔可用小型区熔炉，真空度10-5托。感应加热线圈内径 25mm左右，太小会影响提纯效果。2.样品制备： 从还原法生产的多晶上切取 6300mm的多晶棒，经过去油和酸洗后，用大于10M超纯水冲洗、烘干备用。3.籽晶： 硼检籽晶应从高纯P型单晶中切取，酸腐蚀清洗后备用。(不要与P型高阻单晶相混

5、，高阻不一定高纯，高纯必定高阻。) 磷检籽晶应从高纯N型单晶中切取，酸腐蚀清洗后备用。4.区熔条件： 硼检采用快速区熔法的工艺。第一次区熔时，第一熔区停留挥发10分钟左右；第二次区熔时，从第一熔区位置上移23mm，并停留挥发5分钟左右；第三次区熔时，从第二熔区位置上移23mm，并停留5分钟左右；至末熔区，每次都停留5分钟左右。 区熔宽度以棒的直径为参考，或宽度约大于直径。 熔区行程以10倍熔区为宜。 提纯速度约0.5mm/分。 提纯次数：硼检10次。 磷检只是要求在气氛下对硅棒进行一至二次区熔即可。 为了防止污染，第一熔区和最后熔区要离开上下夹头3050mm。5.型号及电阻率测量： 单晶表面应用喷砂法喷出一条测量道，清洗后用冷热探笔法测出导电类型。 基硼、基磷电阻率用二探针法或四探针法，