FZ 실리콘의 도핑 기술

규소반도체 재료입니다. 불순물이없는 경우, 자체 전기 전도도는 매우 약합니다. 결정 내의 불순물 및 결정 결함은 전기 특성에 영향을 미치는 주요 요인입니다. FZ 실리콘 단결정의 순도는 매우 높기 때문에 특정 전기 특성을 얻기 위해 전기 활동을 개선하기 위해 일부 불순물을 추가해야합니다. 폴리 실리콘 원료의 불순물 함량 및 타입 및 도핑 된 단결정 실리콘의 전기적 특성은 도핑 물질 및 도핑량에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 그런 다음 계산 및 실제 측정을 통해 풀링 매개 변수가 수정되고 최종적으로 고품질의 단결정이 얻어집니다. 주요 도핑 방법FZ 실리콘 단결정코어 도핑, 용액 코팅 도핑, 충전 도핑, 중성자 변형 도핑 (NTD) 및 가스 상 도핑을 포함합니다.

1. 코어 도핑 방법

이 도핑 기술은 도펀트를 전체 원료 막대에 혼합하는 것입니다. 우리는 원료로드가 CVD 방법으로 만들어 졌다는 것을 알고 있으므로 원료 막대를 만드는 데 사용되는 종자는 이미 도펀트를 함유 한 실리콘 결정을 사용할 수 있습니다. 실리콘 단결정을 당길 때, 이미 다량의 도펀트를 함유하는 종자 결정은 녹고 종자 결정 외부에 감싸는 더 높은 순도와 다결정과 혼합된다. 불순물은 용융 구역의 회전 및 교반을 통해 단결정 실리콘으로 균일하게 혼합 될 수 있습니다. 그러나, 이런 식으로 당겨진 단결정 실리콘은 저항력이 낮다. 따라서, 저항을 제어하기 위해 다결정 원료 막대에서 도펀트의 농도를 제어하기 위해 구역 용융 정제 기술을 사용해야한다. 예를 들어, 다결정 원료로드에서 도펀트의 농도를 감소 시키려면 구역 용융 정제의 수를 증가시켜야한다. 이 도핑 기술을 사용하면 제품로드의 축 저항성 균일 성을 제어하는 것은 비교적 어렵 기 때문에 일반적으로 큰 분리 계수를 갖는 붕소에만 적합합니다. 실리콘에서 붕소의 분리 계수는 0.8이기 때문에, 도핑 공정 동안 분리 효과는 낮고 저항력은 제어하기 쉽기 때문에 실리콘 코어 도핑 방법은 붕소 도핑 공정에 특히 적합합니다.

2. 용액 코팅 도핑 방법

이름에서 알 수 있듯이, 용액 코팅 방법은 도핑 물질을 함유 한 용액을 다결정 원료 막대에 코팅하는 것이다. 다결정이 녹을 때, 용액은 증발하여 도펀트를 용융 영역에 혼합 한 다음 마침내 실리콘 단결정으로 당겨집니다. 현재, 주요 도핑 용액은 삼산화 붕소 (B2O3) 또는 인 펜 독수 (P2O5)의 무수 에탄올 용액이다. 도핑 농도 및 도핑량은 도핑 유형 및 표적 저항성에 따라 제어된다. 이 방법은 도펀트를 정량적으로 제어하는 데 어려움, 도펀트 분리 및 표면에 도펀트의 고르지 않은 분포와 같은 많은 단점이있어 저항성 균일 성이 좋지 않습니다.

3. 도핑 방법 채우기

이 방법은 GA (k = 0.008) 및 in (k = 0.0004)과 같은 낮은 분리 계수 및 낮은 변동성을 갖는 도펀트에 더 적합합니다. 이 방법은 원료 막대의 원뿔 근처에 작은 구멍을 뚫고 GA 또는 구멍에 연결하는 것입니다. 도펀트의 분리 계수는 매우 낮기 때문에, 융권 구역의 농도는 성장 과정에서 너무 감소하지 않으므로, 성장한 단결정 실리콘 막대의 축 저항성 균일 성이 양호하다. 이 도펀트를 함유하는 단결정 실리콘은 주로 적외선 검출기의 제조에 사용됩니다. 따라서 드로잉 프로세스 중에 프로세스 제어 요구 사항이 매우 높습니다. 다결정 원자재, 보호 가스, 탈 이온수, 청소 부식성 액체, 도공의 순도 등을 포함하여 공정 오염도 그리기 과정에서 가능한 한 많이 제어해야합니다. 코일 스파크, 실리콘 붕괴 등의 발생을 방지하십시오.

4. 중성자 변형 도핑 (NTD) 방법

중성자 변형 도핑 (짧은 NTD). 중성자 조사 도핑 (NTD) 기술의 사용은 N- 타입 단결정에서 고르지 않은 저항의 문제를 해결할 수있다. 천연 실리콘은 동위 원소 30SI의 약 3.1%를 포함합니다. 이 동위 원소 30SI는 열 중성자를 흡수하고 전자를 방출 한 후 31p로 변환 될 수 있습니다.

중성자의 운동 에너지에 의해 수행 된 핵 반응으로, 31SI/31p 원자는 원래 격자 위치로부터 작은 거리를 벗어나 격자 결함을 유발한다. 31p 원자의 대부분은 간질 부위에 한정되며, 여기서 31p 원자는 전자 활성화 에너지가 없습니다. 그러나 약 800 ℃에서 결정 막대를 어닐링하면 인 원자가 원래 격자 위치로 돌아갈 수 있습니다. 대부분의 중성자는 실리콘 격자를 완전히 통과 할 수 있기 때문에, 각 Si 원자는 중성자를 캡처하고 인 원자로 변환 할 확률이 동일합니다. 따라서, 31SI 원자는 결정 막대에 고르게 분포 될 수있다.

5. 가스 상 도핑 방법

이 도핑 기술은 휘발성 PH3 (N- 타입) 또는 B2H6 (P- 타입) 가스를 용융 영역으로 직접 날려 버리는 것입니다. 이것은 가장 일반적으로 사용되는 도핑 방법입니다. 사용 된 도핑 가스는 용융 구역에 도입되기 전에 AR 가스로 희석되어야한다. 가스 충전량의 양을 안정적으로 제어하고 용융 구역에서 인의 증발을 무시함으로써, 용융 구역의 도핑량은 안정화 될 수 있으며, 구역 용융 단결정 실리콘의 저항은 안정적으로 제어 될 수있다. 그러나, 대량의 구역 용융 용광로와 보호 가스 AR의 높은 함량으로 인해 사전 도핑이 필요합니다. 용광로에서 도핑 가스의 농도가 가능한 빨리 설정된 값에 도달 한 다음 단결정 실리콘의 저항력을 안정적으로 제어하십시오.

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