多晶硅中基硼、基磷含量檢測主講教師：國家標準目錄CONTENTS01.懸浮區(qū)熔02.分凝系數分析03.檢測方法04.區(qū)熔提純和測試的具體要求05.型號及電阻率測量06.撰寫檢測報告書懸浮區(qū)熔PART01一、懸浮區(qū)熔基本原理懸浮區(qū)熔基本原理利用硅熔體中雜質的分凝（當固液或固氣兩相平衡共存時，兩相的組成不同。這種現象稱為分凝）效應和蒸發(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。一、懸浮區(qū)熔水平區(qū)熔法基本原理區(qū)熔法利用熱能在半導體棒料的一端產生一熔區(qū)，再熔接單晶籽晶。調節(jié)溫度使熔區(qū)緩慢地向棒的另一端移動，通過整根棒料，生長成一根單晶，晶向與籽晶的相同。籽晶熔區(qū)多晶加熱器圖1區(qū)熔法單晶生長示意圖加熱器熔區(qū)爐壁坩堝多晶晶體一、懸浮區(qū)熔水平區(qū)熔法基本原理區(qū)熔法晶種上升旋轉機構氫氣上爐腔吊繩隔離閥直徑控制傳感器晶種夾晶種石英坩堝石墨坩堝加熱組件絕緣層下爐腔真空泵電極坩堝上升旋轉機構控制系統(tǒng)分凝系數分析PART02二、分凝系數分析硼磷含量分析硅中硼的分凝系數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。二、分凝系數分析硼磷含量分析沿晶體長度方向，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。檢驗方法PART03三、檢驗方法經過多次真空區(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，將成為一根無補償的P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，求出基硼含量：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ρp，計算出基磷含量：三、檢驗方法硅中雜質濃度和電阻率關系電阻率，[Ω·cm]區(qū)熔提純和測試的具體要求PART04四、區(qū)熔提純和測試的具體要求細棒區(qū)熔可用小型區(qū)熔爐，真空度<10-5乇。感應加熱線圈內徑25mm左右，太小會影響提純效果。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件四、區(qū)熔提純和測試的具體要求從還原法生產的多晶上切取6×300mm多晶棒，經過去油和酸洗后，用大于10MΩ·cm超純水沖洗、烘干備用。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件四、區(qū)熔提純和測試的具體要求硼檢籽晶應從高純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，高阻不一定高純，高純必定高阻。）。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件磷檢籽晶應從高純N型單晶中切取，酸腐蝕清洗后備用。四、區(qū)熔提純和測試的具體要求四、區(qū)熔提純和測試的具體要求工藝：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2~3mm，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2~3mm，并停留5分鐘左右；……至末熔區(qū)，每次都停留5分鐘左右。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件四、區(qū)熔提純和測試的具體要求區(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：硼檢10次。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件四、區(qū)熔提純和測試的具體要求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30~50mm。設備樣品制備籽晶區(qū)熔條件型號及電阻率測量PART05五、型號及電阻率測量基硼、基磷電阻率用二探針法或四探針法，在噴好的測量道上每5mm測一點報數。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。撰寫檢測報告書PART06六、撰寫檢測報告書小結SUMMARY01區(qū)熔法的基本原理02晶體硅電阻率檢測和分析思考THINKING