Φ6.5mm×8.9mm半导体锗单晶圆片电阻率的测定

利用四探针技术对Φ6.5mm×8.9mm的半导体锗单晶圆片的电阻率进行测定,并采用了A、B、C等三种选点方案,结果表明:方案B用少量的测试点就能测定和计算出锗单晶的电阻率和不均匀性,它不仅反映出材料的真实性和保证其可靠性,而且简化了试验程序.     

Φ6.5mm×8.9mm半导体锗单晶圆片电阻率的测定

利用四探针技术对Φ6.5mm×8.9mm的半导体锗单晶圆片的电阻率进行测定,并采用了A、B、C等三种选点方案,结果表明：方案B用少量的测试点就能测定和计算出锗单晶的电阻率和不均匀性,它不仅反映出材料的真实性和保证其可靠性,而且简化了试验程序。     

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Φ52～65mm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Si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。     

空间太阳能电池用超薄锗单晶片的清洗技术

由于锗在常温时即不与浓碱发生反应,也不与单一的强酸反应[1],因此其清洗机理与硅、砷化镓等材料相差较大[2,3].在大量实验的基础上,阐述了锗单晶抛光片的清洗机理.通过对锗抛光片表面有机物和颗粒的去除技术研究,建立了超薄锗单晶抛光片的清洗技术,利用该技术清洗的超薄锗单晶抛光片完全满足了空间高效太阳电池的使用要求.     

锗单晶材料的发展现状

锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能,广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域,是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料.简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法:直拉法(Czochralski,CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze,VGF).对国内和...     

锗单晶的位错研究

采用金相分析方法研究了锗单晶的位错,腐蚀试剂的选择对位错的显示有较大影响。实验表明,铁氰化钾腐蚀液能清晰地显示出锗单晶的位错,其位错腐蚀坑的形状是三角形,经过计算,锗单晶的位错密度大约为11 339根/cm2。     

双段式加热锗单晶生长设备的结构设计

锗单晶和锗单晶片是重要的半导体材料,锗单晶的生长广泛采用的是CZ(直拉)法,其主要结构包括底座及立柱装置、下传动装置、主炉室、插板阀、副炉室、籽晶提升旋转机构、液压驱动装置、真空系统、充气系统及水冷系统等。     

金刚石悬浮液抛光单晶锗片实验研究

为了研究抛光参数对单晶锗片表面质量、材料去除量的影响,文中使用单晶金刚石悬浮抛光液对单晶锗片进行抛光实验,利用正交实验法确定最优工艺参数组合、各因素对工件抛光效果影响程度和影响趋势.结果表明16组实验中,Ra下降量为0.848～0.998μm,使用小粒度的单晶金刚石悬浮抛光液能大幅提升单晶锗片表面质量.各因素对工件表面...     

300 mm直径硅外延片均匀性控制方法

随着摩尔定律的逐步实现,大直径硅片的应用规模逐渐扩大,然而,大直径硅外延片的片内均匀性成为了外延的主要问题之一.使用具有五路进气结构的单片外延炉生长300 mm直径硅外延片.相对于传统的三路进气结构,五路进气可以分别对硅片表面的5个区域的气流进行调节,实现单独分区调控,从而提升了外延层厚度均匀性的可调性.实验中,采用两步外延方法,进一步提升了片内电阻率均匀性.通过对工艺参数进行优化,300 mm硅外延片的外延层厚度不均匀性达到0.8％,电阻率不均匀性为1.62％(边缘排除5 mm),成功提升了300 mm直径硅外延片的外延层厚度和电阻率均匀性控制水平.     

半绝缘SiC单晶电阻率均匀性研究

采用非接触电阻率面分布(COREMA)方法对本实验室生长得到的2英寸(50 mm)4H和6H晶型半绝缘SiC单晶片进行电阻率测试,结果发现数据的离散性大,低者低于测试系统下限105Ω.cm,高者高于其上限1012Ω.cm,甚至在同一晶片内会出现小于105Ω.cm,105~1012Ω.cm和大于1012Ω.cm的不同区域,而有的晶片则电阻率的均匀性较好。将SiC电阻率测试结果与二次离子质谱(SIMS)对晶体内主要杂质V,B和N含量测试结果相结合,初步探讨得到引起掺钒SiC单晶电阻率的高低及均匀性的变化由补偿方式决定,在深受主补偿浅施主模式下,V的浓度控制在2×1016~3×1017cm-3,N的浓度控制在1×1016cm-3左右,深受主钒充分补偿浅施主氮,制备得到的SiC单晶具有半绝缘性,且电阻率均匀性好。     

红外光学用的大直径锗单晶

用丘克拉斯基技术生长出的大直径(达200mm)、高光学质量的锗单晶,用生长后热处理方法可改进光的均匀性,并能减少光的损耗;如由折射率梯度和调制传递函数(MTF)的测量结果所示。除了MTF的多色处理以外,本文还提供一种用于干涉图分段组合的新方法。     

PVT法掺钒SiC单晶生长电阻率变化规律研究

在采用COREMA方法测试SiC晶片电阻率时发现同一晶片电阻率相差较大,主要体现在高阻(>105Ω.cm量级)和低阻(<105量级)并存,有的甚至超高阻(>1012量级)和低阻并存,针对这一测试结果,开展了相关的实验研究,SiC单晶半绝缘性能的实现是通过在单晶生长过程中掺入深能级杂质V来补偿浅施主N和浅受主B,利用二次质谱(SIMS)对同一晶片不同区域的杂质元素V、N和B含量进行测试,结果发现晶片中V和N的含量都在1×1017量级时会出现同一晶片不同区域电阻率相差较大的情况,而当V含量在1×1017量级,N含量在5×1016量级以下时,可制备电阻率均匀性好的半绝缘SiC单晶。     

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.     

单晶锗同晶面不同取向对脆塑转变影响的实验研究

单晶锗为各向异性材料,为考察同一晶面不同取向对单晶锗材料脆塑转变的影响,本文以(110)晶面单晶锗片为实验样品,进行了微纳米力学仪器化压入和划入的测量实验及分析,并利用超高分辨热场发射扫描电子显微镜,对实验后的样品表面微观形貌进行了观察。结果表明,单晶锗材料的同一晶面上的不同取向产生裂纹及裂纹的扩展能力不同。在同一晶面上的不同取向进行刻划后的表面质量及脆塑转变效果也不同。以单晶锗片倒角边缘<111>晶向向右为0°正方向,实验涉及165°、45°以及-75°三个取向,在165°方向上最容易产生裂纹且最容易扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度最大;在-75°方向上最不易产生裂纹及扩展,沿该方向刻划过程脆塑转变临界载荷和临界深度也最小。     

锗单晶在酸性SiO2抛光液条件下的抛光机理及加工工艺

该文研究了化学机械抛光(CMP)条件下,锗单晶在含HNO₃的SiO₂抛光液中的腐蚀过程。通过改变抛光时间,分析锗单晶表面状态的变化规律。结果表明,在SiO₂抛光液pH值为1~2时,SiO₂抛光液中存在 Si—OH和 Si—O^-形式;锗单晶先与HNO₃反应生成Ge(NO₃)₄,而后Ge⁴⁺的含氧酸盐会剧烈水解生成Ge—OH,Ge—OH 继续反应并以Ge—OH₂⁺形式存在。由于表面电荷的吸引,Si—O^-和Ge—OH₂⁺在锗单晶表面生成Si—O—Ge软化层,从动力学角度加快了腐蚀速率,促进了表面抛光的程度。抛光时间为15~20 min时,机械抛光和侵蚀的法向速度处于平衡状态,CMP抛光后锗单晶表面粗糙度S_a≤0.8 nm,10倍显微镜下无划痕、麻点。     

含有空位缺陷的单晶锗纳米切削过程分子动力学仿真

针对含有空位缺陷的单晶锗纳米切削过程展开研究,利用分子动力学仿真软件构建了含有空位缺陷的单晶锗切削模型并进行了分子动力学仿真切削。文中从原子角度考虑了切削过程中系统势能的变化、切削力的变化,解释了材料的去除过程和切屑的形成机理,并分析了空位缺陷对切削的影响。结果显示在切削过程中,单晶锗晶体所含空位数越多则基础系统势能越大,且随着切削的进行系统势能逐渐增大。该结果表明空位缺陷的增加会加剧系统的不稳定性。     

化学腐蚀对超薄锗片机械强度的影响

随着锗太阳能光伏产业的发展,锗抛光片得到了广泛的应用。机械强度对锗衬底抛光片的质量和成品率有着重要的影响,采用化学腐蚀工艺,通过酸碱腐蚀实验的开展以及腐蚀温度、腐蚀液配比的控制,确立了提高锗单晶片机械强度的化学腐蚀工艺,腐蚀后晶片表面均匀,磨削纹路清晰可见,TTV小于3μm,机械强度为31-40N,完全满足应用要求。     

n型高阻硅单晶电阻率均匀性的控制

通过不同工艺的拉晶实验,发现晶转、拉速、热对流等因素对高阻n〈111〉硅单晶径向电阻率均匀性有所影响.采用水平磁场拉晶工艺,通过提高晶转、增大拉速、减小热对流等,可有效提高硅单晶径向电阻率均匀性.