CZ单晶硅中的氧.doc

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1、CZ单晶硅中的氧氧是直拉单晶中的主要杂质，他主要来源于硅原料及生产过程中与石英坩埚反应后生产一氧化硅溶入及氩气中携带的氧。随着后道工序的各种热处理过程，因过饱和的间隙氧与晶体中原生微缺陷、及杂质原子等相互作用，形成氧沉积。而氧沉积的速度、形态、数量对晶体质量有不同的影响。1.          吸杂作用：在硅片体内造成一定数量的氧沉积及与沉积有关的缺陷，因其能量较低、可对生产中引入的杂质（金属杂质为主）及点缺陷有吸除作用，从而改善硅片的性能。2.          氧沉积与热施主：晶体中的氧主要以

2、间隙状态存在，此时氧对晶体的导电性能无明显影响，但我们在晶棒生产、及电池片制备的过程中不可避免的引入高温处理，导致部分氧在晶体中存在的方式、结构、浓度分布等发生变化，试验表明当将原始氧含量在（8×1017/~2×1018/cm3）的掺硼P型硅片，放入真空状态下450℃-600℃的退火炉热处理2H后，硅片的电阻率后发生极大的改变，且随着退火时间的延长，逐渐增高至接近本征半导体电阻率后转为N型，然后逐渐下降。由于其提供电子改变材料电阻率，故将其称为施主杂质。电镜下观察此时的氧存在状态，我们发现有柯石英

3、沉积产生、呈带状。这类沉积一直属于紧张状态，对硅基体有较大应力。随着退火温度增加（650-1000℃）及时间延长，氧的沉积形态发生变化主要有（棒状沉积、片状沉积、和球状沉积）沉积过程中同时伴有自间隙硅原子被发射，及位错环、位错偶极子产生，同时带状沉积、柯石英沉积对电阻率的影响消失。低温退火时氧易成核、密度大，但沉积小、随着温度增加、沉积半径增大，氧沉积易于增大。3.氧蒸发 由于原生多晶硅及石英坩埚以及氩气带入等使熔硅中存在氧、熔硅中的氧不断蒸发、而石英坩埚在高温与熔硅的作用下不断析出一氧化硅进入熔

4、硅后随液流进入生长界面，硅氧物的比重小故浮于熔硅上部。同时生长界面因上部有晶棒覆盖不能蒸发氧、随着晶棒长度的增加界面处散热增大及液流搅拌增强，熔硅中氧分布较前均匀、且蒸发增加，加上熔料时温度明显高于等径温度，石英坩埚析出的一氧化硅量明显高于等径时析出量，加上氧的平衡分凝系数为1.25故单晶棒的氧含量分布多为：头部高、尾部低、中心高、边缘低。综上所述：影响单晶硅中间隙氧含量有如下因素1.原料中氧的含量现原料推荐采用纯度较高的原生硅、其次为IC级废棒、废片、最次为直拉头料与锅底。2.石英坩埚纯度与析出

5、有效减少析出的方法有、采用石英纯度较高、表面涂层处理较好坩埚、同时控低加热功率3.氩气纯度与炉台气密性 氩气纯度与炉台气密性越高、引入的氧污染越小。5氩气流量与炉压、炉内气流方向 合理配置炉内器件及保温材料、适当控低炉压、给定合适气流，有利于增加氧的蒸发及排除。6.硅液流动速度及方向提高纵向温度梯度、增加硅液搅拌、使液面高氧区液体向锅底回流使氧在硅液中的分布更加均匀，可有效减小晶棒头尾的氧浓度梯度。7熔硅表面有效蒸发面积 配置合适的坩埚、保证有效的挥发面积，可减少晶棒中的氧含量8、氧沉积数量 因检

6、测对象为晶棒中的“间隙氧”故沉积越多、间隙氧减少。