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。     

区熔硅单晶掺杂技术概述

区熔硅单晶是制作电力电子器件的主要原材料,高质量的电力电子器件的发展对区熔硅单晶的高完整性、高纯度、高均匀性及大直径化提出了较高的要求.随着电力电子器件快速发展,市场需求急剧增加,为了深入的研究并应用掺杂技术,对几种掺杂工艺进行了分析和探讨.     

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。     

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.     

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。     

线圈台阶对区熔硅单晶生长影响的数值计算分析

悬浮区熔法是生长硅单晶的重要方法之一,线圈形状作为主要的工艺参数直接影响能量分布并最终决定硅单晶的生长情况.通过有限元法对区熔硅单晶生长进行数值模拟,考虑二维轴对称情况下由高频线圈产生的电磁场对熔区产生的影响,主要对比分析了线圈上方有无台阶对单晶生长的不同影响.同时结合相应的试验结果及现象,得到了线圈台阶的引入提高了晶体成晶的质量.