第二章晶体生长探讨.ppt

微电子技术工艺原理;内容回顾;教学大纲;Contents;一、硅单晶的熔体生长;多晶硅生料;2、Czochralshi直拉法;Kayex KX260 CZ puller;拉晶过程;（4）放肩 缩颈工艺完成后，略降低温度(15-40℃)，让晶体逐渐长大到所需的直径为止。这称为“放肩”。 （5）等径生长 当晶体直径到达所需尺寸后，提高拉速，使晶体直径不再增大，称为收肩。收肩后保持晶体直径不变，就是等径生长。此时要严格控制温度和拉速。 （6）收晶 晶体生长所需长度后，拉速不变，升高熔体温度或熔体温度不变，加快拉速，使晶体脱离熔体液面。;拉晶过程示意图;CZ-grown Silicon ingots;3、杂质分布; 若晶体生长时，熔体中的初始重量M0，初始掺杂浓度C0 (w%),当生长出重量为M的晶体时，熔体剩余重量为S, 若晶体增加量为dM，晶体中的杂质浓度为Cs (w%)，则熔体中的杂质减少量; 在晶体生长过程中，若晶体中的初始杂质浓度为k0C0，则 （1）若k01，晶体中的杂质浓度持续增加； （2）若k01，晶体中的杂质浓度持续降低； （3）若k0≈1，晶体中的杂质浓度均匀分布。;有效分凝系数; 考虑熔体表面存在一个厚度为δ的薄滞留层(只有拉出晶体才产生流动),滞留层外杂质浓度为Cl。滞留层内的杂质浓度可用稳态连续性方程描述;实现均匀掺杂的方法:;直拉法(CZ法)生长单晶的特点;改进直拉生长法—磁控直拉技术;二、悬浮区熔法（FZ法）;掺杂分布;Float-zone process;Czochralski process;大面积高压晶闸管：高阻、高均匀性晶片;1、初始材料;2、晶体生长技术;四、材料特征;径向研磨;晶面定向与晶面标识;8 ” (200mm) 以下Wafer;(1) 切片 将已整形、定向的单晶用切割的方法加工成符合一定要求的单晶薄片。切片决定了晶片的晶向、厚度、锥度、弯曲度4个参数，切片损耗占1/3。 (2) 磨片（ Al2O3 和甘油混合物） ? 去除刀痕与凹凸不平；改善平整度；使硅片厚度一致(2μm)； (3) 抛光（机械抛光、化学抛光、化学机械抛光） 消除表面缺陷，获得高度平整、光洁及无损层的“理想”表面。;2、晶体表征;点缺陷;线缺陷（位错）; 螺位错:将规则排列的晶面剪开（但不完全剪断??，然后将剪开的部分其中一侧上移半层，另一侧下移半层，然后黏合起来，形成一个类似于楼梯 拐角处的排列结构，则此时在“剪开线”终结处（这里已形成一条垂直纸面的位错线）附近的原子面将发生畸变，这种原子不规则排列结构称为一个螺位错 ;面缺陷; 堆垛层错是指是晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某一层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布 。 ;体缺陷;材料特征;小 结