悬浮区熔法生长锗单晶

采用悬浮区熔工艺,生长出了最大直径(等径部分)22 mm的<100>晶向锗单晶,单晶等径长度20 mm,总长度80 mm。为减小锗单晶生长中的重力作用,并提高温度梯度以增强结晶趋动力,特别设计了锗单晶生长用的加热线圈,包括设计线圈的内径为18 mm,线圈的下表面设计为0°的平角,上表面设计成9°的锥形等。改进后的加热线圈有效地减小了熔体的质量,消除了熔体因重力作用而引起的下坠及因下坠而在上界面形成的无法熔化的腰带。实验表明,锗单晶生长对功率变化非常敏感,生长过程中极易引入位错,但在有大量位错的情况下,晶棱能依然保持完好。     

P/P~+外延片制备过程中应力变化的研究

通过研究P/P+外延片制备过程中衬底加工、背损背封、化学机械抛光、外延生长等各主要工艺对晶片总厚度变化、弯曲度、翘曲度等几何参数的影响,来分析晶片内应力的变化。重点研究了衬底片加工和外延生长各工序中内应力不断累积,晶片几何参数变化较大的现象,以便解决在器件研制的快速变温过程容易产生形变等问题。     

生长系统对高阻区熔硅单晶径向电阻率变化的影响

分别采用L4375-ZE区熔炉和CFG/1400P区熔炉,生长了N型、(1.5～4.5)×103Ω.cm和P型、(1.0～5.0)×104Ω.cm两种规格的高阻区熔硅单晶,单晶的直径为52～54 mm,晶向为<111>。经对单晶的电阻率及其径向分布进行检测对比后发现,在加热线圈几何结构(包括上下表面角度、内径尺寸及台阶设计)基本相同、单晶生长速率相同且上、下晶轴旋转具有相同配置的情况下,不同的单晶生长系统所生长的单晶,其电阻率径向均匀性有明显差异,用L4575-ZE区熔炉生长的单晶的电阻率径向分布更均匀。     

重掺衬底硅外延层杂质来源及控制方法分析

从重掺衬底硅单晶片上生长外延层的杂质来源入手,通过分析不同杂质源的控制方法,来更好地控制外延层的电阻率径向分布均匀性。对于电阻率径向均匀性要求非常高的外延片来讲,仅靠控制主掺杂质源是无法实现的,必须要采取措施对自掺杂质进行控制。因此提出了多种抑制自掺杂质的方法,包括优选衬底、气相抛光、衬底背封、二步外延、减压外延等。     

直拉区熔联合法硅单晶生长技术研究

通过直拉工艺生长直径60 mm的N型100单晶,之后以该单晶作为原料,采用区熔工艺生长成50 mm(2英寸)N型111单晶,单晶的电阻率为2.71~5.35Ω·cm,少子寿命为500~750μs,氧碳含量均低于1×16 cm-3。实验表明,通过直拉工艺和区熔工艺联合方式研制的低阻硅单晶具有电阻率控制准确、氧碳含量低、工艺易于实施等特点。同时,对直拉区熔联合法生长单晶的技术特点进行了探讨。     

硅中微量硼元素的区熔掺杂

以高纯B2O3的水溶液为掺杂剂,采用将掺杂剂逐点滴涂在硅棒表面后再进行区熔的方式,实现了硅材料的微量硼掺杂,研制出了导电类型为p型、电阻率为3 000~5 000Ω·cm的区熔用硅多晶。实验表明,区熔掺杂完成后附加的一次真空区熔过程,使杂质在多晶硅中的分布变得更加均匀。在确定的工艺条件下,由于掺杂前及掺杂后多晶硅轴向电阻率的一致性、实验用多晶硅样本的大小、所需掺杂剂剂量的多少等因素均会影响掺杂的准确性,因此需要在相同条件下进行多次实验,通过积累大量的实验数据以实现准确掺杂。     

高阻区熔硅单晶的径向少子寿命变化

在氩气气氛及真空环境下生长的高阻区熔硅单晶的径向少子寿命分布情况进行了检测.检测结果表明,在氩气气氛下生长的各种规格的高阻单晶,其少子寿命一般都在1 000μs以上,且径向变化大部分在10%以内,当生长工艺参数改变时,单晶少子寿命的径向分布规律虽然会有所不同,但对少子寿命径向均匀性的影响却几乎可以忽略.而在真空环境、不同工艺参数下生长的单晶,其少子寿命的径向分布及均匀性的变化则十分的明显,还会经常看到中心少子寿命400～500μs、边缘区域少子寿命高于1 000μs的单晶.本文在单晶生长试验的基础上,通过对产生这种现象的原因进行分析,确定了采用适当地降低晶体生长速率、提高加热功率的方法,可以使高阻真空区熔硅单晶中心区域的少子寿命的提高,并使其径向分布变均匀.     

杂质分凝对FZ-Si单晶电阻率均匀性影响的研究

对区熔Si单晶样品的轴向、径向以及生长界面的电阻率进行了测试,分析了影响电阻率均匀性的主要因素.结果表明,通常认为的影响电阻率均匀性的因素,并不是决定性因素.本文从FZ单晶在生长过程中,杂质在轴向和侧向分凝的角度进行分析,认为由于晶体原子的侧向生长,产生的杂质侧向分凝,是电阻率分布不均匀的主要原因.大量生产实验表明,生长过程中改变常规生长参数对提高均匀性的作用并不明显,要想从本质上提高电阻率径向均匀性,只能尝试非常规的技术.