提高C_Z重掺锑硅单晶质量和成品率的研究

由于直拉重掺锑硅单晶存在截面电阻率均匀性差、杂质管道、杂质条纹、析出、位错等问题,在生产中不仅产品成品率低,而且产品的质量和数量都不能满足器件生产的需要。本文研究产生上述问题的诸因素,分析目前国内拉制重掺锑硅单晶的工艺和几种典型的热系统,提出运用减压拉晶法制备重掺锑硅单晶的工艺。这项工艺对提高直拉重掺锑硅单晶的质量和成品率都有明显的效果。     

Φ200 mm硅单晶的生长工艺特点

在全自动拉晶条件下，讨论了拉制Φ２００ｍｍ硅单晶遇到的新问题。热场配置、工艺参数的选择、石英坩埚的选用等有了更严格的要求。合理的轴向温度梯度和径向温度梯度、低拉速、低晶转及规范的拉晶工艺是拉制大直径单晶的关键。     

Φ20mm硅单晶的生长工艺特点

在全自动拉晶条件下，讨论了拉制Φ２００ｍｍ硅单晶遇到的新问题。热场配置、工艺参数的选择、石英坩埚泊选用等有了更严格的要求。合理的轴向温度梯度和径向温度梯度、低拉速、低晶转瘃规范的拉晶工艺是拉制大直径单晶的关键。     

高纯涂层石英坩埚拉晶工艺

本文通过理论计算、实验校验,定量地研究了坩埚对硅单晶质量的影响,提出了高纯涂层石英拉晶工艺。     

纵向磁场拉制硅单晶的工艺研究

用常规CZ法拉制的硅单晶质量与VLSI对材料的要求有较大差距。MCZ法可以抑制硅熔体的热对流,因而改变了硅单晶的氧含量和其他性能。作者采用VMCZ法详细地研究了磁场对硅熔体波动、温度起伏的影响,进而研究了磁场对热场分布、磁场对硅单晶中杂质的分布、磁场对硅单晶中氧、碳含量、磁场对硅单晶中微缺陷等的影响。发现:VMCZ的结果与资料报导的HMCZ数据相比有较大差别。通过调整拉晶参数也只能有限度地改善硅单晶的性能。     

半导体硅材料进展

综述了国内外硅材料研究动态，分析了电子工业的发展对硅材料的新要求，讨论了硅单晶大直径化，磁场拉晶，连续投料拉晶，粒状多晶等工艺问题及硅材料的市行情，展望了半导体硅材料的发展前景。     

在国产炉上研制区熔D101mm硅单晶

高反压，大电流电力电子器件的发展要求FZ硅单晶直径进一步增大，大直径FZ硅单晶的拉制最大困难在于高频加热设备能力和成晶工艺条件。目前国内生产D101mmFZ硅单晶只有一个厂家能在进口设备上实现。我们通过设备技术改造和工艺条件摸索。成功实现了在国产设备上拉制D101mmFZ硅单晶。填补了空白。节约了外汇。为国内硅材料生产厂家和国产设备制造厂树立了信心。     

DL—78型单晶炉的热场和减压工艺

本文论述了硅单晶生长炉从1公斤级增长到15公斤级时，其热场设计的基本方法及大容量、长时间拉晶过程中采用的减压工艺。指出在随器件要求而增加硅片直径时，硅单晶锭的直径和长度应成比例增加，即硅单晶长度：直径应大于10:1，而在晶体生长中，坩埚直径。晶体直径应大于2．5：1。在大容量、长时间的晶体生长条件下，保持2．7×103Pa左右的炉压、一定的氩气流量和合理的氩气导流结构是避克拉晶过程中SiO在空间凝聚或在炉内物件表面沉积的必要条件．     

大容量石英坩埚使用的研究

本文简述了DL-78型大直径、大容量直拉硅单晶工艺中石英坩埚的使用情况,对石英坩埚形状、尺寸的确定,原材料类别的选择、其杂质含量对硅单晶的影响,使用后被浸蚀情况进行了探讨,提出了对石英坩埚应力的检测方法及消除应力的热处理方法,测定了其中拉晶过程中的熔解速率。提出了一只坩埚多次投料使用的可能性。     

φ100mm重掺砷〈111〉硅单晶的制备

通过热场实验、拉晶参数实验与电阻率控制实验，研究了重掺砷＜１１１＞硅单晶的拉制工艺，轩出无位错的φ１００ｍｍ单，成品率达３３．８５％。还探讨了简便、高效的砷毒防护方法。     

9MVA封闭电炉冶炼高硅锰硅合金的实践

阐述了在 9MVA封闭电炉上冶炼高硅锰硅合金的实践。在冶炼中配入一定量的 75%硅铁 ,选择合适的渣型 ,在操作上做些相应的调整 ,就可顺利生产出高硅锰硅合金 ,其电耗、产量等指标均较理想     

ICP-AES法同时测定工业硅及多晶硅中铁、铝等六元素

主要研究了不同溶样方法及仪器条件。拟定了用聚四氟乙烯烧杯分解试样，采用ICP－AES法同时测定工业硅及多晶硅中铁、铝、钙、硼、砷、磷六个元素。测定结果能满足生产需要。     

旋转炉体在工业硅生产中的应用

主要介绍了我国工业硅炉的结构特点,引进了一种半封闭式旋转炉体.该炉体以一定速度旋转,有助于炉膛原料松动、扩大坩埚区,为保障生产的顺利进行提供了有利条件.本研究阐述了它的结构特点和工作原理,通过对25.5 MVA工业硅炉进行生产试验及影响产量效果的主要因素进行分析表明：炉体转速144 h/r,电极电流75 kA,有功功率23 500 kW时,工业硅炉产量较.     

铁水含硅量对铁钢系统的影响

重点探讨了长治钢铁(集团)公司在现有的工序能力下，通过降低铁水含硅量来使工艺过程更趋于合理，从而降低产品的生产成本，增加系统的稳定性。     

硅系耐热球铁的脆性研究

试验结果表明,铸态硅系耐热球铁固溶了一定数量的氢,它随硅原子溶入α-Fe而自发溶入,并在某些晶面形成偏析、导致氢脆。硅脆性与氢脆性的交互作用是硅系耐热球铁脆裂的实质。脆性裂纹多发生于石墨球／金属基体界面,这里也有氢的富集。     

Silicon Pick-up of Interstitial-Free Steel From MgO-SiC Refractories

The silicon pick-up of interstitial-free steel （IF steel） from resin bonded MgO-SiC refractories is studied via a medium frequency induction furnace. Samples of IF steel were heated in MgO-SiC crucibles with mould flux cover at 1 600 ℃ for 180 min. The silicon contents of IF steel samples taken from the molten steel in every 30 min were examined and the refractories after heating were investigated by electron probe microanalysis （EPMA） with energy dispersive spectrometer （EDS）. The silicon content of steel rapidly increased in the first 90 min of beating, and then decreased because of the formation of liquid layer on the refractory. Liquid layer separated the liquid steel from the bulk refractory and stopped the pick-up of silicon. At the same time, desilication via oxygen through the liquid layer and flux started to reduce the silicon content of the liquid steel     

密闭消解磷钼蓝光度法测定多晶硅中磷

采用密闭消解多晶硅样品,然后利用磷钼蓝光度法测定多晶硅中磷含量。探讨了酸度、显色剂用量、还原剂用量等因素对测定的影响,并优化了实验参数。在最大吸收波长829 nm处,磷的线性范围为0~4.0 μg/mL,相关系数为0.999 8,检出限为0.04 μg/mL。用本文确定的方法测定多晶硅样品中磷时,大量硅在溶样时加入氢氟酸挥发而除去,过量的氢氟酸用硼酸络合,对磷的测定没有影响。该方法操作简便,具有较高的灵敏度,样品中磷分析结果的相对标准偏差为2.5%～3.5%,加标回收率在93.3%～99.8%之间。     

Determination of Ring-OSF Position in Czochralski Silicon Single Crystals by Numerical Analysis of Distribution of Grown-in Defects

A numerical analysis technique that incorporates Voronkov's model were examined and used to estimate the distribution of defects during crystal growth. By comparisons of the distribution of the density of LSTD and the position of R-OSF in non-nitrogen-doped (non-N-doped) and nitrogen-doped (N-doped) silicon crystals, it is found that the results of the numerical analyses agree with practically evaluated data. The observations suggest that the R-OSF nucleus is a VO2 complex that is formed by bonds between oxygen atoms and residual vacancies consumed during the formation of void defects. This suggests that Voronkov's model can be used to accurately predict the generation and growth of defects in silicon crystals. This numerical analysis technique was also found to be an effective method of estimating the distribution of defects in silicon crystals during crystal growth.     

高温氩退火对直拉CZ硅单晶中空洞型微缺陷的影响

研究了高温氩退火对大直径直拉硅单晶中晶体原生粒子缺陷(COP)的消除作用.分别在不同温度和保温时间下进行退火,然后利用表面扫描检测系统SPI测量退火前后硅片表面COP的密度变化,来表征退火对COP的消除作用.研究发现,在1200℃退火2h能够显著降低硅单晶表面区域的COP密度,并且随着退火时间的延长COP的密度降低得越多.然后,把所有的退火硅片抛去不同的厚度,检测COP在厚度上的分布,进而得出退火对COP消除的有效距离为0～10 μm.因此,可以得到高温氩退火只能够消除硅片表面的COP缺陷,而对于硅片内部的这些缺陷影响较小.