Ch-3硅单晶与硅片加工ppt课件.ppt

《Ch-3硅单晶与硅片加工ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Chapter3Single-CrystalGrowth&WaferPreparation硅单晶的生长与硅片加工3.1PhaseDiagram—Phase-change,SolidSolubility&Segregation相图—相变、固溶度与分凝3.1.1PhaseDiagram基本性质Leverrule（F2.1）相律（F2.2）三相点无限互溶（F2.3）3.1.2ImpuritySolidSolubility最大固溶度Frozen-inPrecipitationQuenching3.1.3Phenomen

2、onofSegregationEquilibriumSegregationCoefficientk=CS/CL,(&k=CS1/CS2，or***)3.2高纯多晶硅的制备地球上最多的元素是Si，化合物是石英砂（SiO2），与焦碳混合，在电炉中还原（1600~1800°C）可以获得95~99%的工业粗硅（冶金级硅）。MGS（MetallurgicalGradeSilicon）SiO2+2C=Si+2CO↑1、硅粉的酸洗HCl、王水、（HF+H2SO4）、蒸馏水2、中间化合物的精馏提纯与高纯多晶硅的还原1）三氯氢硅

3、法（SiHCl3，trichlorosilanes—TCS）合成Si+3HCl←→SiHCl3+H2通过控制温度、气压等，抑制SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl、SiH4的产生3、冷凝器，4、回流管，5、出料口精馏还原（氢还原）SiHCl3+H2—1100~1200C→Si+3SiCl4+2H2还原过程中的各种不完全反应尾气化合物将影响纯度2）硅烷法（SiH4）a）合成法：SiCl4+4LiH→SiH4↑+4LiClb）硅化镁分解法：2Mg+Si→Mg2SiMg2Si+4NH4Cl—液NH3→SiH4↑+

4、2MgCl+4NH3硅烷热分解SiH4—900C→Si+2H2三氯氢硅法较经济效率高；９Ｎ硅烷法成本高，纯度高3.3单晶硅的生长3.3.1（直拉法单晶生长，Cz-Si）1、原理：在适当的温度梯度、气压下，熔融的硅在高度完美的籽晶（Seed）的旋转牵引下可控地生长。2、Cz-Si生长工艺：工艺控制：缩颈(Necking)；零位错生长温度场的分布；（缺陷、杂质、二次热缺陷）旋转速率；（温度场的均匀、杂质均匀）提升速率；（直径、缺陷、应力）弯月面的控制；（生长测控的特征面）气场的控制；（缺陷、杂质）3、杂质分布的控制

5、：1)杂质的掺入,(高掺杂Si)：0.001~100cm2)Segregation：生长附面层与有效分凝系数附面层：熔融体附面，杂质附面impurityk0Al0.002As0.3B0.8C0.007Cu4x10-4Fe8x10-6O1.25P0.35Sb0.0233)O、C的控制来源：？检测：FTIR改善：MCz同时也改善横向均匀性通常：O：~1018cm-3C：<1017cm-3用途:a)绝大多数分离器件b)集成电路衬底3.3.2Float-zone(悬浮区熔法—Fz-Si）1、目的：获得低O、C含量的

6、Si2、方法F2.213、特点Fz的纵向均匀性比Cz好些;可以多次区熔提纯,获得探测器级单晶硅;难以制备大直径单晶掺杂浓度难以控制4、NTDSi（NeutronTransmutationDoping，中子嬗变掺杂）1）掺杂：3.4其它化合物半导体材料的晶体生长3.4.1.GaAs的LEC（液封直拉法）（LiquidEncapsulatedCzochralskiGrowth）原因：在高温下，Ga、As的蒸气压有很大的不同（Ga：~0.001atm；As：~10atm）即：在晶体外保持10atm的As气压才能不使G

7、aAs晶体中的As分离→逸出。事实上，在~500°C热处理时，GaAs晶体近表面（~m）的As已经会有严重的逸出。B2O3籽晶优点：生长快、成本低；缺点：位错密度高（热应力大）也适合于InP、GaP等材料的生长3.4.2BridgmanGrowthHB法(HorizontalBridgman)优点：装置“简单”；容易控制；缺陷密度较小；缺点：形成“D”型晶体，使用率低；不易得到高阻材料；与石英舟的接触面大；VGF6in~10McmDislocation：2~5103cm-33.6晶片的加工3.6.1.器件对

8、材料的要求3.6.2.WaferProcessing（Slicing，Etching，andPolishing）1、去头、去尾、测试和分段(外观、纵向均匀性）2、滚磨（ROUNDING）3、定向、磨参考面（Orientation）4、Slicing（切片）内圆切割InnerDiameter（IDSaw）晶棒（ingot）粘着偏向（off-orientation）切片厚度？m损伤层厚度