Doping -Technologie von FZ Silicon

Siliziumist ein Halbleitermaterial. In Ermangelung von Verunreinigungen ist seine eigene elektrische Leitfähigkeit sehr schwach. Verunreinigungen und Kristalldefekte innerhalb des Kristalls sind die Hauptfaktoren, die ihre elektrischen Eigenschaften beeinflussen. Da die Reinheit von Einzelkristallen von FZ -Silizium sehr hoch ist, um bestimmte elektrische Eigenschaften zu erhalten, müssen einige Verunreinigungen hinzugefügt werden, um seine elektrische Aktivität zu verbessern. Der Verunreinigungsgehalt und der Typ im Polysilicium -Rohstoff und die elektrischen Eigenschaften von dotiertem Einkristall -Silizium sind wichtige Faktoren, die seine Doping -Substanzen und Dotierungsmengen beeinflussen. Dann werden durch Berechnung und tatsächliche Messung die Pull-Parameter korrigiert und schließlich hochwertige Einzelkristalle erhalten. Die Hauptdotierungsmethoden fürFZ Silicon Einkristalleenthalten Kerndoping, Lösungsbeschichtungsdotierung, Doping -Doping, Neutronentransmutation (NTD) und Gasphasendotierung.

1. Kerndopingmethode

Diese Doping -Technologie besteht darin, Dotiermittel in die gesamte Rohstoffstange zu mischen. Wir wissen, dass die Rohstoffstange nach der CVD -Methode hergestellt wird. Daher kann der Samen, mit dem der Rohstoffstab verwendet wird, Siliziumkristalle verwenden, die bereits Dotierstoffe enthalten. Beim Ziehen von Silizium -Einkristallen werden die Samenkristalle, die bereits eine große Menge Dotierstoffe enthalten, geschmolzen und mit der Polykristallin mit höherer Reinheit außerhalb der Samenkristalle gemischt. Die Verunreinigungen können durch die Rotation und das Rühren der Schmelzzone gleichmäßig in das einzelne Kristall Silizium gemischt werden. Das auf diese Weise gezogene Einzelkristall -Silizium hat jedoch einen niedrigen Widerstand. Daher ist es notwendig, die Zone -Schmelzenreinigungstechnologie zu verwenden, um die Konzentration von Dotierstoffen im polykristallinen Rohstoffstab zu kontrollieren, um den Widerstand zu kontrollieren. Zum Beispiel: Um die Konzentration von Dotierstoffen im polykristallinen Rohstoffstab zu verringern, muss die Anzahl der Zonenschmelzenreinigung erhöht werden. Mit dieser Doping -Technologie ist es relativ schwierig, die Gleichmäßigkeit des axialen Widerstands des Produktstabes zu kontrollieren, sodass sie im Allgemeinen nur für Bor mit einem großen Segregationskoeffizienten geeignet ist. Da der Segregationskoeffizient des Bors in Silizium 0,8 beträgt, ist der Segregationseffekt während des Dotierungsprozesses gering und der Widerstand ist leicht zu kontrollieren, so

2. Dopingmethode für Lösungsbeschichtung

Wie der Name schon sagt, besteht die Lösungsbeschichtungsmethode darin, eine Lösung zu beschichten, die Doping -Substanzen auf einem polykristallinen Rohstoffstab enthält. Wenn die Polykristalline schmilzt, verdunstet die Lösung, mischt das Dotiermittel in die geschmolzene Zone und zieht sie schließlich in einen Silizium -Einzelkristall. Derzeit ist die Hauptdotierungslösung eine wasserfreie Ethanollösung von Bortrioxid (B2O3) oder Phosphorpentoxid (P2O5). Die Dotierungskonzentration und die Dopingmenge werden gemäß dem Dotierungstyp und dem Zielwiderstand gesteuert. Diese Methode weist viele Nachteile auf, wie beispielsweise Schwierigkeiten bei der quantitativen Kontrolle von Dotierstoffen, Dotierstoffsegregation und ungleichmäßiger Verteilung von Dotierstoffen auf der Oberfläche, was zu einer schlechten Widerstandsgleichmäßigkeit führt.

3.. Doping -Methode füllen

Diese Methode eignet sich besser für Dotierstoffe mit niedrigem Segregationskoeffizienten und niedriger Volatilität wie GA (k = 0,008) und in (k = 0,0004). Diese Methode besteht darin, ein kleines Loch in der Nähe des Kegels am Rohstoffstange zu bohren und dann GA oder in das Loch zu schließen. Da der Segregationskoeffizient des Dotierstoffs sehr niedrig ist, nimmt die Konzentration in der Schmelzzone während des Wachstumsprozesses kaum zu stark ab, so Ein einzelnes Kristall Silizium, das diesen Dotiermittel enthält, wird hauptsächlich bei der Herstellung von Infrarotdetektoren verwendet. Daher sind während des Zeichnungsprozesses die Prozesskontrollanforderungen sehr hoch. Einschließlich polykristalliner Rohstoffe, Schutzgas, entionisiertes Wasser, Reinigungskorrosionsflüssigkeit, Reinheit von Dotierstoffen usw. Die Prozessverschmutzung sollte während des Ziehprozesses ebenfalls so weit wie möglich gesteuert werden. Verhindern, dass das Auftreten von Spulenfunken, Siliziumkollaps usw.

4. Neutronentransmutation Doping (NTD) -Methode

Neutronentransmutation Doping (kurz NTD). Die Verwendung der NTD-Technologie (Neutronenbestrahlungsdotierung) kann das Problem des ungleichmäßigen Widerstands in Einzelkristallen vom Typ N-Typ lösen. Natürliches Silizium enthält etwa 3,1% des Isotops 30SI. Diese Isotope 30SI können nach Absorption von thermischen Neutronen und der Freisetzung eines Elektrons in 31p umgewandelt werden.

Mit der Kernreaktion, die durch die kinetische Energie von Neutronen durchgeführt wird, weiten die 31SI/31P -Atome einen kleinen Abstand von der ursprünglichen Gitterposition ab und verursachen Gitterdefekte. Die meisten der 31p -Atome beschränken sich auf die interstitiellen Stellen, an denen die 31p -Atome keine elektronische Aktivierungsenergie aufweisen. Wenn das Tempern des Kristallstabes bei etwa 800 ℃ die Phosphoratome jedoch zu ihren ursprünglichen Gitterpositionen zurückkehren lassen. Da die meisten Neutronen das Siliziumgitter vollständig durchlaufen können, hat jedes Si -Atom die gleiche Wahrscheinlichkeit, ein Neutron zu erfassen und in ein Phosphoratom umzuwandeln. Daher können 31si -Atome gleichmäßig im Kristallstab verteilt werden.

5. Gasphase -Dopingmethode

Diese Doping-Technologie besteht darin, flüchtiges PH3 (N-Typ) oder B2H6 (P-Typ) Gas direkt in die Schmelzzone zu blasen. Dies ist die am häufigsten verwendete Dopingmethode. Das verwendete Dotierungsgas muss mit AR -Gas verdünnt werden, bevor sie in die Schmelzzone eingeführt werden. Durch stabiles Steuerungsmengen der Gasfüllung und das Ignorieren der Verdampfung von Phosphor in der Schmelzzone kann die Dotierungsmenge in der Schmelzzone stabilisiert werden, und der Widerstand des Zone schmelztes Einkristall -Silizium kann stabil kontrolliert werden. Aufgrund des großen Volumens des Schmelzofens der Zone und des hohen Gehalts des Schutzgas-ARs ist jedoch vorab vorab. Lassen Sie die Konzentration des Dotierungsgas im Ofen so bald wie möglich den festgelegten Wert erreichen und steuern Sie dann den Widerstand des einzelnen Kristallsilizians stabil.

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