直拉硅单晶中的微缺陷

1.引言硅单晶在整个天然、人工单晶中是最完美的晶体,完全不含有宏观位错,杂质浓度又低,直径3吋的晶体已大量生产。硅单晶制造法有直拉法(简称 CZ 法)及悬浮区熔法(简称 FZ 法)。现在,前者主要用来制造集成电路用晶体,后者主要制作功率     

半导体硅的悬浮区熔:展望

过去三十年来,直拉法和悬浮区熔法一直支配着硅材料的生产,因为悬浮区熔并不与任何物质接触(生长室的气氛除外),因此比直拉锭条更纯。此法的另一个优点是在生长的晶体部分有较高的热梯度,因此对于给定的晶体直径,其生产速率可能是直拉生长的两倍。两法的结晶完整性相同,都有利于无位错生长。虽然悬浮区熔硅的生产成本,可能与直拉锭条相同,且沾污又少,但它的产量却只占半导体硅总产量的大约1/10,并且几乎完全把应用局限在分立器件领域,特别是大功率器件方面。造成     

硅晶体生长炉

Varian公司的2850型高性能晶体生长炉是一种耐用的高产率的自动控制系统,是为进行无位错晶体的生产而设计的。可以生长直径达5时(125毫米),长40时(1000毫米)的晶体。其标准热区采用直径10吋的坩埚,可容纳15公斤硅。炉室和电源     

无孪生磷化铟晶体生长

在高压液封切克劳斯基(LEC)方法生长InP晶体过程中,孪晶出现是一个比较突出的问题。但是选择合理的热场、注意液封剂B_2 O_3脱水条件、使用化学配比的InP多晶料,在<111>P面生长方向的情况下,可重现地制备无孪生磷化铟晶体。而且引晶后,晶体放肩斜度与生长轴夹角达25°左右时仍可得完整锭单晶。若上述条件均能同时满足,生长参数相对稳定,则在拉制直径为25—30毫米、重160克左右的晶体时,单晶出现几率大于70％。并用相应的条件生长了直径为35—38毫米、重300—320克的单晶。 上述掺杂晶体代表性电学性质为:掺Sn-InP N_D-N_A=2.5×10~(18)/厘米~3,μ_(300)=1.74×10~3厘米~2/伏·秒。掺Fe-InP p=9×10~7欧姆·厘米。以掺Sn—InP为衬底,制作了双异质结GaInAsP/InP红外发光二极管,初步结果为:当工作电流为100毫安时,输出功率可达0.6毫瓦以上,发射波峰为1.26微米。并对磷化铟单晶进行了光致发光及位错测试。     

Φ50毫米〈1O0〉不掺杂高纯半绝缘砷化镓单晶

我们采用高压液封原位合成直拉法(简称 HPDSLEC 法),在热解氮化硼坩埚或石英坩埚里生长不掺杂〈100〉砷化镓单晶。单晶直径φ30～50毫米,重量750克,成晶率80%。我们对不同熔体组分(指熔体中砷原子分数)生长的单晶用火花源质谱法,局域振动模远红外光吸收法,热激电流谱法,     

能生产4英寸硅棒的悬浮区熔炉

使区熔硅圆片的规格停留在3英寸的若干工程障碍已经被西门子突破,该公司宣称它可以供应生产4英寸硅棒的区熔炉。西门子的公务人员相信,这种新型的区熔炉将有助干使区熔硅更加吸引超大规模集成电路制造厂商的注意。 现有的区熔工艺仅限于生产棒长短、直径较小的单晶,而西门子的VZA9型新装置可处理长达1500毫米的多晶进料棒,比普通设备所处理的长度     

悬浮区熔法制取铌单晶及其机理探讨

用悬浮区熔法制取生长轴向为<110>,<123>、<111>和<110>四个取向的铌单晶。在总结制取单晶工艺同时,从晶体生长和热力学角度对有关机理进行探讨,指出提高晶体质量的途径,并且对铌单晶的腐蚀条纹提出了初步看法。     

水平磁场对熔体热对流抑制作用的理论分析

在直拉硅单晶生长过程中,熔体热对流对单晶质量有很大影响。一方面,热对流引起的温度波动可引起生长速率的变化,因晶体回熔而引入微缺陷,降低单晶的均匀性;另一方面,热对流将直接影响单晶中的间隙氧含量,并进一步影响到随后的氧沉淀形成。因此,在单晶生长过程中如何控制或抑制熔体的热对流越来越受到重视。     

300mm硅单晶的缩颈生长及应力分析

对不同直径颈部晶体进行了拉伸实验及断口形貌观察,颈部晶体的断裂属于脆性断裂,增大晶体颈部直径可以增大其承受拉力,从而可以制得更大重量的单晶。缩颈生长工艺条件会对颈部晶体的抗拉强度产生影响。讨论了颈部晶体的断裂机制。     

水平悬浮区域熔炼法生长单晶

描述了悬浮熔区通过水平放置在冷坩埚内的棒状试样以制备某些稀土金属和金属间化合物大单晶的方法。还描述了用来产生和悬浮熔区的高频电气系统。提出了制造大于1cm~3的异份熔化的和同份熔化的两种化合物单晶的条件,以及用X射线和金相方法测定的晶体质量和某些有关性能数据。     

水平区熔法掺铁半绝缘磷化铟单晶

为提供外延生长用半绝缘衬底,以鉴定外延片质量和制作微波器件,已用水平区熔法在石英管中生长掺铁半绝缘磷化铟单晶。这也是我国首次试制成的掺铁半绝缘磷化铟单晶。     

气相生长大直径硫化镉单晶的一种改进工艺

叙述了一种从气相中生长大直径CdS单晶的改进工艺。采用锡为加热介质,安瓿自旋的垂直升华工艺,制得了尺寸为ψ30×60毫米的大直径CdS单晶。并就影响晶体生长的几种因素进行了讨论。对晶体的电学、光学和结晶特性分别用X光衍射法、霍耳法、位错腐蚀坑法进行了测定。其中CO_2激光器测得的10.6μ处的透过率高达73%。     

CZ硅中金属杂质的起源

ＣＺ硅中金属杂质的起源为促进晶体净化技术的发展，日本三菱材料公司的科研人员研究了直拉单晶硅中金属杂质的来源。实验计算了从不同杂质来源混入熔体中的金属杂质的质量，并计算了熔硅与硅单晶中杂质的浓度；为了证实其计算结果，实验分析了单晶生长后剩余熔体样品。比...     

VGF法生长6英寸Ge单晶中热应力的数值模拟优化

VGF技术生长单晶时温度梯度较低,生长速率较小,目前已成为生长大直径、低位错密度晶体的主流技术之一。采用数值模拟研究了VGF法6英寸低位错Ge单晶的生长,结果表明在采用自主研发的VGF炉生长6英寸Ge单晶时,晶体生长过程中晶体与熔体中均具有较低的温度梯度(这里的温度梯度是指的界面附近的温度梯度),尤其当晶体生长进入等径生长阶段后,晶体中的轴向温度梯度在2～3 K.cm-1之间,熔体中的轴向温度梯度0.8～1.0 K.cm-1之间;晶体中的热应力除边缘外均在(2～9)×104 Pa之间,低于Ge单晶的临剪切应力,且晶体生长界面较平整;坩埚与坩埚托之间的间隙对于晶体生长中的边界效应影响显著,将8 mm间隙减小至2 mm后,埚壁外侧的径向热流增加,使得晶体边缘的最大热应力减小至0.21 MPa和Ge单晶的临剪切应力相当,实现了热场的优化。     

电子束悬浮区熔定向凝固ЖC36的组织分析

以第二代单晶高温合金ЖC36为研究对象,利用高梯度电子束悬浮区熔装置,采用籽晶法制取具有不同凝固组织的单晶高温合金试样.研究了加热功率和区熔速率等凝固过程控制参数对凝固组织和固-液界面形态的影响,考察了各合金元素的偏析规律和γ/γ'共晶组织的演化规律,测定了不同组织形态单晶的晶体取向特征.     

水平超导磁场直拉法硅单晶熔体过热现象

基于水平超导磁场及特定热场结构，对直拉法硅单晶生长过程中的熔体过热现象进行了数值模拟和实验研究。在数值模拟中发现了熔体对流和温度变化的特殊趋势，随后在实验中发现了相应位置晶体直径突然收缩现象，依此推测拉晶过程中生长界面附近熔体温度及温度梯度的变化是引起晶体直径收缩的直接原因。此外发现改变熔体温度梯度将改变熔体过热现象发生的位置和幅度，模拟中对两种极端的功率条件进行了计算，并在实验中观察到了预期的差别。水平超导磁场对于熔体对流的抑制作用、特定的热场结构和工艺条件，都是引起熔体过热和晶体直径收缩现象发生的原因。     

感应软熔工艺对镀锡板耐蚀性的影响

采用电化学、酸蚀浸泡、表面形貌观察、微区成分分析等方法研究了感应软熔工艺条件(加热功率、软熔速度以及淬水温度)对镀锡钢板耐蚀性能的影响.结果表明,在恒定的软熔速度下软熔加热功率存在着最佳区域,软熔功率较高或较低时都会降低镀锡钢板的耐蚀性;在保证相同的软熔效果的前提下改变软熔工艺的加热时间,也会对镀锡钢板的耐蚀性产生影响,缩短软熔加热时间可以提高镀锡钢板的耐蚀性;软熔工艺中的淬水温度对镀锡板耐蚀性也有明显影响,淬水温度在30～40℃和80℃附近时可以得到良好的耐蚀效果.     

磁场在LEC法生长GaAs晶体中的应用

本文介绍了近年发展的在LEC法中应用磁场生长GaAs单晶的研究结果。对磁场应用的原理、设备及用于GaAs单晶生长作了较详细的论述。其中着重阐明了采用超导磁场生长半绝缘晶体的实际效果,指出施加磁场是生长均匀性和完整性良好的、符合集成电路要求的、大直径SI-GaAs晶体的有效措施之一。     

拉速对12英寸单晶硅点缺陷分布影响的动态模拟仿真研究

半导体单晶生长过程中伴随大量的空穴性和间隙性本征点缺陷,这些本征缺陷在单晶生长过程中随着晶体温度的降低不断复合或湮灭形成纳米级空洞型或位错、层错等缺陷,会对硅片质量及后续的器件性能产生严重影响。利用计算机模拟仿真技术对12英寸半导体直拉单晶硅生长过程的传热及点缺陷进行了动态模拟仿真计算。动态仿真计算过程中分别采用了恒定及连续变化的拉速,以研究单晶直拉速度对点缺陷分布的影响。研究结果表明,生长速度较快时,晶体内部主要以空穴性点缺陷为主;当生长速度逐步降低,晶体内部空穴性缺陷区域逐渐缩小;通过合适的拉速控制及V/G理论,使用点缺陷动态模拟仿真计算可为生长特定点缺陷分布甚至无点缺陷硅单晶工艺提供有效依据。     

磁场中直拉单晶工艺技术进展

附加磁场的熔体直拉法(MCZ法)是近年开发的一种颇有前途的生长优质硅单晶的新工艺技术。由于磁场抑制了硅熔体中的热对流,减少了熔体的温度波动,因而能减少晶体的生长条纹,降低或控制晶体中的氧含量,提高晶体结构完整性,显著降低单晶硅片的翘曲度,并能拉制高阻硅单晶。从而为超大规模集成电路提供了优质硅材料。本文系统论述了MCZ法的发展历史、方法与原理、工艺与设备、近年的新成果和发展前景。