多晶硅中基硼、基磷含量的檢驗

1、多晶硅中基硼、基磷含量的檢驗一組組員：車間主任：張主講內容樣品采樣區(qū)熔法簡介檢測原理基硼的計算基磷的計算區(qū)熔提純和測試的具體要求采樣檢驗原理利用硅熔體中雜質的分凝效應(當固液或固氣兩相平衡共存時，兩相的組成不同。這種現(xiàn)象稱為分凝。)和蒸發(fā)效應，在真空條件下，在硅棒上建立一個溶區(qū)，溶區(qū)溫度1410，并使之從一端移至另一端，以達到提純和控制雜質的目的。由于硅棒垂直放置，并且不用容器，區(qū)熔時建立的熔區(qū)在硅棒之間移動，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50年代提出并很快被應用到晶體制備技術中。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，這兩個棒朝相反方向旋轉。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)沿棒長逐步向上移動，此時靠近籽晶的一端熔融硅開始凝固，形成與籽晶晶體相同的晶向。將能使其轉換成單晶。 經過多次區(qū)熔提煉，可得到低氧高阻的單晶硅。懸浮區(qū)熔過程圖片退出基硼的含量計算硅中硼的分凝系數(shù)kB=0.9，也就是說平衡情況下，硼在結晶的硅中和熔融的硅中的含量之比為0.9，硼的分凝效應是不太顯著的。經過多次區(qū)熔后，使硅中的磷充分地蒸發(fā)掉，但硼含量沿晶體長度分布影響不大，只在晶體長度的兩端，硼含量受到區(qū)熔提純的影響。沿晶體

3、長度方向，大約在六個熔區(qū)長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，簡稱基硼含量。 經過多次真空區(qū)熔掃本底后的晶體即經過多次的區(qū)熔提純到本底，把除了硼以外的所有雜質(主要指磷)全部通過揮發(fā)和分凝而除去，將成為一根無補償?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。根據所測電阻率值，就可以按下式求出基硼含量：NA-消除磷補償后的硼原子含量(個/cm3)B-P型電阻率(cm)e-電子電荷(1.610-19庫侖)p-空穴遷移率(500cm2/秒伏)pBAeN1基磷的計算基磷的檢驗只需在氬氣氛下，對硅棒進行一到二次區(qū)熔，然后測量其電阻率p，再按下式計算出基磷含

4、量：ND-未消除硼補償?shù)牧自雍?個/cm3)NA-消除了磷補償?shù)呐鹪雍?個/cm3)P-N型電阻率(cm)e-電子電荷(1.610-19庫侖)n-電子遷移率(1500cm2/秒伏) 以上硼、磷雜質含量也可根據測得的電阻率，對照硅中雜質濃度和電阻率關系曲線查得。區(qū)熔提純和測試的具體要求1.設備： 細棒區(qū)熔可用小型區(qū)熔爐，真空度10-5托。感應加熱線圈內徑 25mm左右，太小會影響提純效果。2.樣品制備： 從還原法生產的多晶上切取 6300mm的多晶棒，經過去油和酸洗后，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，第一熔區(qū)停留揮發(fā)10分鐘左右；第二次區(qū)熔時，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，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，或寬度約大于直徑。 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硅棒進行一至二次區(qū)熔即可。 為了防止污染，第一熔區(qū)和最后熔區(qū)要離開上下夾頭3050mm。5.型號及電阻率測量： 單晶表面應用噴砂法噴出一條測量道，清洗后用冷熱探筆法測出導電類型。 基硼、基磷電阻率用二探針法或四探針法，