硅單晶品質(zhì)檢測(cè)講義PPT課件

1、v 族與族元素 3族：B、Al、Ga、In等 5族：P、As、Sb、Bi等v C/O 于CZ-Si，由于分凝效應(yīng)（O:1.2；C:0.07），晶棒頭部氧含量高，形成氧施主，使晶棒頭部電阻率失真；尾部碳含量高，易形成層錯(cuò)、沉淀等，導(dǎo)致電池片擊穿等缺陷。 v 金屬、堿土等其他元素 Cu、Fe、Au等作為深能級(jí)雜質(zhì)，及少數(shù)載流子復(fù)合雜質(zhì)對(duì)硅單晶電學(xué)性能的影響電學(xué)性能P/N型電阻率少子壽命復(fù)合中心、缺陷碳含量、氧含量第1頁/共14頁測(cè)試范圍與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1. 導(dǎo)電類型的測(cè)量2. 電阻率的測(cè)量3.氧碳的測(cè)量4. 少子壽命的測(cè)量根據(jù)國(guó)家頒布的硅單晶質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和LDK生產(chǎn)對(duì)硅單晶質(zhì)量要求，主要測(cè)試項(xiàng)目以電學(xué)性能參

2、數(shù)為主：第2頁/共14頁單晶棒檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)第3頁/共14頁導(dǎo)電類型的測(cè)量第4頁/共14頁目的 測(cè)定硅單晶是電子型導(dǎo)電(N型)還是空位型導(dǎo)電(P型)，亦稱P/N檢測(cè)。LDK硅單晶分廠目前主要生產(chǎn)P型硅單晶。 N型硅單晶的多數(shù)載流子是電子，主要是依靠電子導(dǎo)電；P型硅單晶的多數(shù)載流子是空穴，主要是依靠空穴導(dǎo)電。 硅單晶的導(dǎo)電類型是由摻雜劑的種類決定的，P型硅單晶的摻雜劑為族元素B、 Al、Ga、In等；N型硅單晶的摻雜劑為族元素P、As、Sb、Bi等。 第5頁/共14頁“電子電子”和和“空穴空穴” 導(dǎo)電類型是指半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的類型。 v 在一定的溫度或光照等作用下，晶體中的價(jià)電子有一部分可能會(huì)沖破共

3、價(jià)鍵的束縛而成為一個(gè)“自由電子”。同時(shí)形成一個(gè)電子空位，稱之為“空穴”。v 從能帶圖上看，就是電子離開了價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，從而在價(jià)帶中留下了空穴，產(chǎn)生了一對(duì)電子和空穴。硅就是靠著電子和空穴的移動(dòng)來導(dǎo)電的，因此，電子和空穴被統(tǒng)稱為載流子。v 對(duì)硅的導(dǎo)電性能有決定影響的主要是三族和五族元素原子。還有些雜質(zhì)如金，銅，鎳，錳，鐵等，在硅中起著復(fù)合中心的作用，影響壽命，產(chǎn)生缺陷等有害作用。 第6頁/共14頁摻雜示意圖Si+14P+15B+5最外層5個(gè)電子最外層3個(gè)電子SiPB多余電子空鍵接受電子空穴最外層4個(gè)電子第7頁/共14頁電子空穴動(dòng)態(tài)演示圖第8頁/共14頁檢測(cè)設(shè)備、結(jié)果、位置 檢測(cè)設(shè)備 半導(dǎo)體材料分

4、選儀 檢測(cè)結(jié)果 P型、N型、 P+(P重?fù)?型、N+(N重?fù)? 檢測(cè)位置 單晶棒表面(研磨后)、單晶棒橫截面、硅片表面第9頁/共14頁方法和原理 檢測(cè)原理和方法 方法：公司現(xiàn)在使用的主要是三探針法。 原理：主要是利用整流法或溫差電動(dòng)勢(shì)法。整流法：將待測(cè)體與直流微安表和交流電源連成串聯(lián)電路，根據(jù)半導(dǎo)體硅中類似PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦裕捎脵z流計(jì)進(jìn)行判定。 溫差電動(dòng)勢(shì)法：由冷熱金屬探筆獲得的溫差電動(dòng)勢(shì)加到被測(cè)單晶上，由檢流計(jì)偏轉(zhuǎn)的方向判定P/N型。N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為電子，熱接觸點(diǎn)比冷接觸 點(diǎn)有較高的正電勢(shì)，P型相反。 第10頁/共14頁異?，F(xiàn)象 拉制P型單晶時(shí)，一般情況下，不容易出現(xiàn)反型。但當(dāng)晶棒

5、頭部的電阻率較高時(shí) (退火前，3cm),頭部棒體端面易出現(xiàn)P/N結(jié)假象。表面甚至出現(xiàn)反型。其主要原因可能是頭部氧施主作用。 拉制N型單晶時(shí)，一般情況下，頭部不容易出現(xiàn)反型。但尾部易出現(xiàn)反型。其主要原因可能是尾部P型雜質(zhì)含量高，N型雜質(zhì)揮發(fā)所致。 拉制N型硅芯棒時(shí)，易出現(xiàn)反型(頭尾都有可能)，產(chǎn)生P/N結(jié)假象，原因可能是氧施主作用。第11頁/共14頁注意事項(xiàng) 在測(cè)量非平面材料時(shí)，應(yīng)注意不要使探針歪曲變形。 在測(cè)量時(shí)，為確保探測(cè)一致性，探針需垂直點(diǎn)在接觸面上，探針的最大傾斜角度不應(yīng)超過20度；探針探測(cè)時(shí)請(qǐng)勿用勁壓到底，以彈簧縮進(jìn)的極限長(zhǎng)度為限。探測(cè)時(shí)，探針進(jìn)入針套3/4以上，這樣可以利用彈簧的力量使測(cè)量的一致性良好。切忌：不能用蠻力將針使勁頂緊，使彈簧無法發(fā)揮作用。 特別提醒: 由于原料有各種類型, 此測(cè)試儀