多晶硅还原炉高频交流电加热机制研究

以多晶硅还原炉硅棒焦耳电加热过程为研究对象,考虑辐射、对流以及化学反应热3种热量传递形式,耦合频率控制的电磁场模型,建立硅棒焦耳电加热模型。基于该模型,分析不同频率下24对棒还原炉内、中、外环上硅棒内部温度及电流密度分布。研究表明,交流电频率越高,硅棒内部温度分布越均匀。当相对频率RF>10时,硅棒中心附近存在恒温区,且RF增大,恒温区范围增大。利用高频电流产生的趋肤效应可有效改善硅棒内部温度梯度,为实现增大硅棒最终沉积半径提供潜在的可能。模型预测得到低频(50 Hz)和高频(10和50 kHz)条件下电压-电流操作曲线,提出低频和高频交流电联合焦耳电加热方式。     

基于电流致重结晶的Poly-Si纳米薄膜电阻电学修正特性

为了提高基于多晶硅纳米薄膜的压阻传感器的性能及成品率,对不同厚度多晶硅薄膜的电阻电学修正特性进行了研究.采用低压化学气相淀积(LPCVD)工艺,620℃下制备多晶硅薄膜.通过固相扩散法实现高掺硼,并基于光刻工艺制作成电阻.实验结果表明,在薄膜电阻上施加高于阈值的电流,可有效降低电阻值.薄膜厚度的变化改变了薄膜结晶度及晶粒尺寸,从而影响其修正阈值电流密度及修正速率.用所建立的晶界填隙原子-空位对模型对电学修正现象进行了理论分析,认为该现象是大电流激励产生的焦耳热导致晶界发生逐层重结晶,从而增大载流子迁移率的结果.研究表明,该方法可用于高掺杂多晶硅电阻的封装后调阻.     

一种新型大尺寸多晶硅片晶向的光学扫描方法

提出了一种新型扫描大尺寸多晶硅片晶向的方法,该方法以晶粒表面光学3D各向形貌的分析为基础,通过2部相机直接采集得到晶粒的2D反射谱;每种不同晶向有其特定的表面形貌及对应的特征反射谱线,该特征反射谱线由理论推测而得,并与实验结果相符;晶粒的晶向指数可以由特征谱线峰值计算得出。本测试实现了对100×100 mm^2碱制绒硅片的晶向检测,测试时间小于10 min,检测精度小于1.34°。这种快速扫描晶向的方法可以用于高效多晶硅片的研发。     

超高压BCD工艺中多晶硅电阻的可靠性分析及实现

多晶硅电阻由于其独特的温度特性及电迁移效应,阻值受温度和电流的影响很大,针对应用于超高压BCD工艺中的多晶硅电阻,其可靠性需进行特别分析和设计。通过对0.18μm 700 V BCD工艺中不同掺杂浓度多晶硅电阻的测试与分析,结合多晶硅结构、导电机制、焦耳热效应及电迁移理论,分析了焦耳热和电迁移对多晶硅电阻的影响,并实现了高压BCD工艺中高可靠性的多晶硅电阻。     

1 064 nm、532 nm、355 nm波长脉冲激光辐照多晶硅损伤特性研究

为系统研究不同波长激光与多晶硅材料的相互作用,采用1 064 nm、532 nm、355 nm波长单脉冲激光对多晶硅进行辐照实验,研究多晶硅在这三种波长激光下的损伤形态。实验结果表明:在其他参数不变的情况下,损伤阈值随激光波长的减小而变小,且与波长呈线性关系;在低能量密度水平下,355 nm激光与物质作用主要是以光化学模型为主的光化学-光热共同作用方式,其他波长为光热模型;在激光能量密度处于低水平时,辐照区域出现相互连接的规则六边形微结构,并且六边形中心呈现圆形凸起状态,其产生是由液体横向流动的波动本质造成的,并与多晶硅表面的粗糙度有关。     

高效除三氯氢硅中痕量硼、磷工艺研究进展

改良西门子法是生产多晶硅的主流工艺。简述了多晶硅行业的生产背景和现状,介绍了多晶硅行业现今所面临的困境和多晶硅生产中原料三氯氢硅中痕量硼、磷杂质的高效分离方法,并讨论了多晶硅生产中原料三氯氢硅中硼、磷杂质的存在形式和分离难点,概述了多晶硅生产中原料三氯氢硅中痕量硼、磷杂质的多种高效分离方法,主要包括部分水解法、络合法、吸附法等。通过对各种分离方法进行综合性的分类和分析讨论,指出了现存方法的优缺点,提出了三氯氢硅中痕量硼、磷杂质分离技术在工业化时的关键难题,并对各种分离方法的应用前景进行了展望。     

Marangoni效应下多晶硅真空定向凝固杂质富集和铸锭质量的模拟与实验北大核心

对于多晶硅垂直布里奇曼真空定向凝固过程,由熔体自由表面张力梯度引起的Marangoni对流对杂质富集和铸锭质量有着明显的影响。基于多晶硅真空定向凝固过程多物理场模型,采用数值模拟和实验结合研究了在Marangoni效应下硅料的温度场、流场、应力场对硅晶体质量的影响及硅锭中Al、Fe等杂质的分凝、富集规律。结果表明:Marangoni效应使硅锭内部的温度场分布更加均匀,硅料的轴向温度梯度降低,从而硅锭内部的热应力值要小于不存在此效应时硅锭内部的热应力值,热应力降低了8.7%~22.5%,且硅锭的应力范围在3.36~96.7 MPa。硅锭顶部金属杂质Al、Fe富集程度较高,界面Marangoni效应加强了金属杂质原子转移,其分布从最初的小面积块状转变成大面积网络状存在。     

CMOS工艺制作的横向多晶硅p+p-n+结的温度特性及其应用

应用标准CMOS工艺制作了横向多晶硅p p-n 结,对其正向电流-电压的温度特性进行了理论分析和实验研究.实验结果表明:横向多晶硅p p-n 结的理想因子为1.89;在室温附近(T=27 ℃),恒定的正向偏置电流(1 μA)工作条件下,横向多晶硅p p-n 结正向压降的温度变化率约为-1.5 mV/K,与理论计算值相吻合;并且应用横向多晶硅p p-n 结正向压降的温度特性,研制成功非致冷红外微测辐射热计, 其黑体响应率Rbb(1 000 K,10 Hz)=4.3×103V/W.