硅单晶汽相掺杂技术的研究

论文摘要

区熔(FZ)硅单晶是制作电力电子器件的主要原材料,产量大约占整个硅片市场6%～8%。高质量的电力电子器件的发展对区熔硅单晶的高完整性、高纯度、高均匀性及大直径化提出了要求。汽相掺杂单晶具有晶格损伤小、少子寿命高、生产周期短、掺杂命中率高及生产成本低等特点,随着电力电子器件快速发展,市场需求急剧增加。为了深入的研究并应用该项技术,本文对汽相掺杂工艺进行了研究和探讨。本文对不同工艺条件(设置不对称热场、增大固液交界面温度梯度、加强扰动)下采用汽相掺杂工艺进行了单晶生长试验。试验发现:热场设置是影响电阻率均匀性的主要因素,设置不对称温度场有利于固液交界面杂质的均匀分布,是降低区熔硅单晶径向电阻率不均匀性(RRV)的有效途径。另外,从试验结果可以看出:采用相同的掺杂工艺,单晶直径不同,掺杂效果不同;单晶直径越大,汽相掺杂单晶硅片的径向电阻率均匀性越差;径向电阻率不均匀度与单晶直径近似呈正比例关系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 区熔硅单晶的发展方向
• §1-2 对区熔硅单晶电学参数的要求
• §1-3 掺杂方法介绍
• 1-3-1 直接掺杂
• 1-3-2 中子辐照（NTD）掺杂
• 1-3-3 汽相掺杂
• §1-4 掺杂控制技术介绍
• 1-4-1 普通掺杂控制技术
• 1-4-2 掺杂控制前沿技术
• §1-5 本论文研究的必要性和重要性
• 1-5-1 中照资源短缺
• 1-5-2 单晶完整性
• 1-5-3 国内外市场竞争
• §1-6 国内外掺杂水平比较
• 1-6-1 国内区熔产品基本物理、电学参数及应用范围
• 1-6-2 国内外汽相掺杂单晶掺杂水平的比较
• §1-7 本论文的研究内容
• 第二章 区熔硅单晶生长及掺杂原理的相关理论
• §2-1 悬浮区熔法生长硅单晶的原理
• 2-1-1 熔区的稳定性
• 2-1-2 FZ 与CZ 法的比较
• §2-2 区熔单晶炉介绍
• 2-2-1 炉膛
• 2-2-2 保护气氛和加热线圈
• 2-2-3 上轴、下轴
• 2-2-4 晶体夹持装置
• 2-2-5 观察窗
• §2-3 区熔生长工艺
• 2-3-1 悬浮区熔提纯硅
• 2-3-2 FZ 硅单晶生长
• §2-4 掺杂机理
• §2-5 区熔硅单晶中的杂质分布
• §2-6 区熔硅单晶的掺杂技术
• 2-6-1 多晶沉积掺杂法
• 2-6-2 硅芯掺杂法
• 2-6-3 溶液涂敷掺杂法
• 2-6-4 棒孔掺杂法
• 2-6-5 汽相掺杂法
• 2-6-6 中子嬗变掺杂（NTD）法
• 第三章 汽相掺杂效果与拉晶工艺及晶体参数间的关系
• §3-1 拉晶工艺对汽相掺杂区熔硅单晶径向电阻率均匀性的影响
• 3-1-1 汽相掺杂系统的建立
• 3-1-2 样品制备及测试方法
• 3-1-3 结果与分析
• §3-2 晶体直径与单晶径向电阻率均匀性的关系
• 3-2-1 硅片测试方案
• 3-2-2 相同电阻率范围、不同单晶直径实验数据汇总分析
• §3-3 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所获得的相关科研成果