Technologie de dopage du silicium FZ

Siliciumest un matériau semi-conducteur. En l'absence d'impuretés, sa propre conductivité électrique est très faible. Les impuretés et les défauts de cristal dans le cristal sont les principaux facteurs affectant ses propriétés électriques. Étant donné que la pureté des monocristaux de silicium FZ est très élevée, afin d'obtenir certaines propriétés électriques, certaines impuretés doivent être ajoutées pour améliorer son activité électrique. La teneur en impureté et le type dans la matière première de polysilicon et les propriétés électriques du silicium monocristallé dopé sont des facteurs importants affectant ses substances de dopage et ses quantités de dopage. Ensuite, par le calcul et la mesure réelle, les paramètres de traction sont corrigés et finalement des monocristaux de haute qualité sont obtenus. Les principales méthodes de dopage pourSILICON SILICON FZInclure le dopage du noyau, le dopage de revêtement de solution, le dopage de remplissage, le dopage de transmutation des neutrons (NTD) et le dopage de phase gazeuse.

1. Méthode de dopage central

Cette technologie de dopage consiste à mélanger des dopants dans toute la tige de matière première. Nous savons que la tige de matière première est fabriquée par la méthode CVD, de sorte que la graine utilisée pour fabriquer la tige de matière première peut utiliser des cristaux de silicium qui contiennent déjà des dopants. Lorsqu'ils tirent des monocristaux de silicium, les cristaux de graines qui contiennent déjà une grande quantité de dopants sont fondus et mélangés avec la polycristalline avec une pureté plus élevée enroulée à l'extérieur des cristaux de graines. Les impuretés peuvent être uniformément mélangées dans le silicium monocristallisé à travers la rotation et l'agitation de la zone de fusion. Cependant, le silicium monocristallé tiré de cette manière a une faible résistivité. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser la technologie de purification de fusion de la zone pour contrôler la concentration de dopants dans la tige de matière première polycristalline pour contrôler la résistivité. Par exemple: pour réduire la concentration de dopants dans la tige de matière première polycristalline, le nombre de purification de fusion de zone doit être augmenté. En utilisant cette technologie de dopage, il est relativement difficile de contrôler l'uniformité de résistivité axiale de la tige du produit, il ne convient généralement que pour le bore avec un grand coefficient de ségrégation. Étant donné que le coefficient de ségrégation du bore en silicium est de 0,8, l'effet de ségrégation est faible pendant le processus de dopage et la résistivité est facile à contrôler, donc la méthode de dopage du noyau en silicium est particulièrement adaptée au processus de dopage du bore.

2. Méthode de dopage du revêtement de solution

Comme son nom l'indique, la méthode de revêtement de solution consiste à enrober une solution contenant des substances de dopage sur une tige de matière première polycristalline. Lorsque la polycristalline fond, la solution s'évapore, mélangeant le dopant dans la zone fondue et la tirant enfin en un seul cristal de silicium. À l'heure actuelle, la solution de dopage principale est une solution d'éthanol anhydre du trioxyde de bore (B2O3) ou du pentoxyde de phosphore (P2O5). La concentration de dopage et la quantité de dopage sont contrôlées en fonction du type de dopage et de la résistivité cible. Cette méthode présente de nombreux inconvénients, tels que la difficulté à contrôler quantitativement les dopants, la ségrégation des dopants et la distribution inégale des dopants à la surface, entraînant une mauvaise uniformité de résistivité.

3. Fermoir la méthode de dopage

Cette méthode est plus adaptée aux dopants avec un coefficient de ségrégation faible et une faible volatilité, tels que GA (k = 0,008) et en (k = 0,0004). Cette méthode consiste à percer un petit trou près du cône sur la tige de la matière première, puis à brancher GA ou dans le trou. Étant donné que le coefficient de ségrégation du dopant est très faible, la concentration dans la zone de fusion ne diminuera guère trop pendant le processus de croissance, de sorte que l'uniformité de résistivité axiale de la tige de silicium monocristalline cultivée est bonne. Le silicium monoprisstal contenant ce dopant est principalement utilisé dans la préparation de détecteurs infrarouges. Par conséquent, pendant le processus de dessin, les exigences de contrôle des processus sont très élevées. Y compris les matières premières polycristallines, le gaz protecteur, l'eau désionisée, le nettoyage du liquide corrosif, la pureté des dopants, etc. La pollution du processus doit également être contrôlée autant que possible pendant le processus de dessin. Empêcher la survenue d'étincelles de bobine, d'effondrement du silicium, etc.

4. Méthode de dopage de transmutation des neutrons (NTD)

Doping de transmutation des neutrons (NTD pour faire court). L'utilisation de la technologie du dopage d'irradiation des neutrons (NTD) peut résoudre le problème de la résistivité inégale dans les ouclaiss de type N. Le silicium naturel contient environ 3,1% de l'isotope 30SI. Ces isotopes 30si peuvent être convertis en 31p après avoir absorbé les neutrons thermiques et libéré un électron.

Avec la réaction nucléaire réalisée par l'énergie cinétique des neutrons, les atomes 31SI / 31p dévoient une petite distance de la position du réseau d'origine, provoquant des défauts de réseau. La plupart des atomes 31p sont limités aux sites interstitiels, où les atomes 31p n'ont pas d'énergie d'activation électronique. Cependant, le recuit de la tige de cristal à environ 800 ℃ peut faire revenir les atomes de phosphore à leurs positions de réseau d'origine. Étant donné que la plupart des neutrons peuvent passer complètement par le réseau de silicium, chaque atome de Si a la même probabilité de capturer un neutron et de se convertir en un atome de phosphore. Par conséquent, les atomes 31SI peuvent être répartis uniformément dans la tige de cristal.

5. Méthode de dopage en phase gazeuse

Cette technologie de dopage consiste à souffler le gaz volatil PH3 (de type N) ou B2H6 (type P) directement dans la zone de fusion. Il s'agit de la méthode de dopage la plus couramment utilisée. Le gaz de dopage utilisé doit être dilué avec du gaz AR avant d'être introduit dans la zone de fusion. En contrôlant de manière stable la quantité de remplissage de gaz et en ignorant l'évaporation du phosphore dans la zone de fusion, la quantité de dopage dans la zone de fusion peut être stabilisée et la résistivité de la zone de silicium monocristallisé de fusion peut être contrôlée de manière stable. Cependant, en raison du grand volume du four de fusion de zone et de la teneur élevée du gaz protecteur AR, une pré-dopage est nécessaire. Faire la concentration du gaz de dopage dans le four à atteindre la valeur définie dès que possible, puis contrôlez de manière stable la résistivité du silicium monocristallisé.

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