区熔硅单晶中的漩涡缺陷及其影响因素

因生长时工艺条件的不同,区熔硅单晶中的微缺陷类型及分布会呈现出不同的变化。对单晶生长工艺中影响缺陷形成的相关因素进行了分析,并给出了不同工艺条件下单晶中漩涡缺陷的宏观分布状态以及所对应缺陷的微观形貌。单晶生长实验结果表明,除生长速率与晶体中的微缺陷变化具有明显的对应关系外,晶体生长界面附近的温度梯度、晶体直径以及晶体生长的气氛环境等因素也与晶体中的微缺陷直接相关。

直拉硅单晶中微缺陷漩涡浅见

本文阐述了硅单晶中微缺陷漩涡产生的条件及形成原因,认为微缺陷漩涡与制备硅单晶时的热历程有关,杂质是微缺陷的成核中心,自间隙原子及杂质的络合产生微缺陷漩涡.解决方法是:建立合适的热场和工艺条件,如提高热场高度和晶速度、适当增大保护气体的流通量,达到减少微区回熔和杂质污染的目的。

直拉硅单晶中微缺陷的特征及演变

直拉硅单晶抛光片经过高温氧化后,腐蚀显示出氧化诱生缺陷,包括漩涡缺陷和氧化层错(oxidation induced stacking faults,OISF),其形状和分布与单晶生长过程中形成的微缺陷有一定的对应关系。文章通过试验显示出漩涡缺陷的内部特征及OISF的密度变化,推测出其对器件性能产生的影响,并确定控制单晶质量的特征参数。

直拉单晶硅片“黑心”现象性质分析

对一种黑心片样品进行了分析。在确认黑心区为低少子寿命区的基础上,发现其电阻率明显偏高;发现黑心区经Secco刻蚀后,表面密布重叠圆形蚀坑,但与普通位错蚀坑有明显特征性区别;从其密度、形状与出现条件来看,它与电子半导体业中普遍报告的氧化堆垛层错(OSF)也不一致;进一步发现黑心区经Sirtle刻蚀后,表面呈现典型的大小明显不同的两种漩涡缺陷蚀坑,其密度明显低于上述Secco蚀坑。根据所得结果推测:黑心区主要密布一种性质上与普通位错相近,而所造成晶格畸变特征与范围不同于普通位错的晶格缺陷,它不属于已知的OSF微缺陷,而可能是一种由结晶生长过程中过饱和氧沉淀诱发形成的位错环;此外,黑心区还含有少量漩涡缺陷。

大直径p型探测器级硅单晶的研制

为了满足对大直径ｐ型探测器级硅单晶的需求，在原有小直径单晶工艺的基础上，采用线圈喷砂打毛、甩尾、保温提纯、快速成晶等技术，成功地拉制出Φ５０、Φ６２和Φ７５的ｐ型高阻硅单晶。用本区熔工艺拉制的单晶可做到无位错、无漩涡缺陷。对技术中涉及的有关机理进行了初步探讨。

直径52～65mm探测器级Si单晶的真空制备

为了制备纯度11N以上、直径φ大于45mm并且各项性能指标满足探测器级要求的大直径超高纯单晶Si材料，本文在真空气氛下提纯并生长垂52～65mm探测器级区熔（FZ，float zone）Si单晶，并对真空气氛和直径增加所带来的晶体不稳定生长、高断面电阻率不均匀率和漩涡缺陷等问题的产生原因和解决方式进行了深入研究。结果表明，丹麦加热线圈表面带有台阶和十字开口，是提纯和生长φ大于45mm多晶Si和单晶Si的理想线圈；适当提高单晶转速和生长速度有利于降低断面电阻率不均匀率，且提高转速的效果更加明显；真空气氛下，提高热场对中性可抑制漩涡缺陷的产生，其对漩涡缺陷的影响比单晶Si生长速度更加显著，这是与Ar气气氛FZ不同的；多晶Si提纯次数越多单晶Si寿命越低，降低多晶Si原料中的P／B和重金属原始含量有利于提高单晶2Si寿命；若要制备少子寿命大于800μs，符合探测器级标准的φ52～65mm Si单晶，多晶Si原料少子寿命应大于3000μs。