Der gasphasendotierte FZ- (Float Zone) Silizium-Einkristall mit hoher Reinheit, wenigen Defekten, geringer Kompensation und niedrigem Sauerstoff- und Kohlenstoffgehalt kann von PAM-XIAMEN geliefert werden. Es wird häufig in verschiedenen hochempfindlichen Detektoren und verlustarmen Mikrowellengeräten verwendet. Weitere Spezifikationen von FZ-Silizium finden Sie unterhttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer/float-zone-mono-crystall-silicon.html. Für alle Parameter ist die Variation des radialen Widerstands ein wichtiger Parameterindex des FZ-Silizium-Einkristalls. Die radiale Widerstandsvariation (RRV) ist die Differenz zwischen dem spezifischen Widerstand des Mittelpunkts des Wafers und einem Punkt oder mehreren symmetrisch verteilten Einstellpunkten, die von dem Mittelpunkt des Wafers versetzt sind, und kann als Prozentsatz des Mittelwerts ausgedrückt werden.

Die ungleichmäßige Verteilung des spezifischen Widerstands des Silizium-Einkristalls wird die Gleichmäßigkeit der Vorrichtungsparameter nachteilig beeinflussen. Wenn der axiale spezifische Widerstand des Siliziums nicht gleichförmig ist, werden die Rückwärts-Stehspannung, der Durchlass-Spannungsabfall, die Leistung usw. der aus verschiedenen Wafern hergestellten Vorrichtungen unterschiedlich sein; Während die radiale Widerstandsänderung von Silizium nicht gleichmäßig ist, wird es das großflächige Gerät zum Strom machen. Die Verteilung ist ungleichmäßig, es kommt zu einer lokalen Überhitzung und zu einem lokalen Ausfall, wodurch die Stehspannung und die Leistungsindikatoren des Geräts verringert werden. Was beeinflusst also den radialen Leitungswiderstand von FZ-Silizium?

1. Was beeinflusst den radialen Widerstand von monokristallinem Silizium?

Der Gasphasendotierungsprozess führt zu einer Drift des spezifischen Widerstands und zu Schwankungen des spezifischen Widerstands. Die Hauptfaktoren, die den radialen Widerstand von Siliziumkristallen bei der Gasphasendotierung beeinflussen, sind thermische Konvektion, Kristallrotation, Ziehgeschwindigkeit usw. Die Details sind wie folgt:

1.1 Auswirkung der Wärmekonvektion auf die Gleichmäßigkeit des radialen spezifischen Widerstands

Je kleiner der Durchmesser des Quarztiegels ist, desto geringer ist die Schmelztiefe und desto besser ist die Gleichmäßigkeit des radialen spezifischen Widerstands des Einkristall-Siliziums. Aufgrund des Temperaturgradienten der Siliziumschmelze im Quarztiegel wird durch die unter Einwirkung des Gravitationsfeldes erzeugte Auftriebskraft eine thermische Konvektion induziert. Die Wärmekonvektion steigt entlang der Tiegelwand auf und sinkt zur Mitte des Tiegels ab, so dass die Temperatur der Schmelze durch die Wärmekonvektion am Rand der Einkristall-Wachstumsgrenzfläche höher als in der Mitte wird, so dass die Wachstumsgrenzfläche in Richtung der Mitte vorsteht schmelzen. Je stärker die thermische Konvektion ist, desto wahrscheinlicher ist die Grenzfläche zur Schmelze hin konvex. In der Mitte erscheinen die zur Schmelze konvexen Grenzflächenfacetten. Aufgrund des Facetteneffekts scheint der radiale spezifische Widerstand niedriger zu sein als der Rand in der Mitte, was zu einem ungleichmäßigen radialen spezifischen Widerstand führt. Gleichzeitig ist aufgrund der durch die turbulente Natur der thermischen Konvektion erzeugten Temperaturoszillation die Dicke der Verunreinigungsgrenzschicht überall unterschiedlich, was zu einer ungleichmäßigen radialen Verteilung des spezifischen Widerstands führt.

1.2 Einfluss der Kristallrotation auf die Gleichmäßigkeit des radialen Widerstands

Die elektroaktiven Verunreinigungen im Silizium-Einkristall sind Bor-Verunreinigungen und Phosphor-Verunreinigungen, und der spezifische Widerstand und der Leitfähigkeitstyp des Einkristalls sind das Ergebnis der gegenseitigen Kompensation der beiden Verunreinigungen. Für den hochohmigen P-Typ-Einkristall ist die Bor-Fremdstoffkonzentration höher als die Phosphor-Fremdstoffkonzentration, während für den N-Typ-Einkristall die Phosphor-Fremdstoffkonzentration höher als die Bor-Fremdstoffkonzentration ist. Wenn ein Einkristall wächst, wird aufgrund der Segregation von Verunreinigungen eine angereicherte Schicht von Phosphorverunreinigungen in der flüssigen Phase nahe der Fest-Flüssig-Grenzfläche erzeugt (der Segregationskoeffizient von Phosphor beträgt 0,35 und der Koagulationskoeffizient von Bor beträgt 0,9). Unter Einwirkung mehrerer Faktoren wie Kraft und Schwerkraft verteilen sich Phosphorverunreinigungen nach einem bestimmten Gesetz an der Grenzfläche zwischen Schmelze und Kristall. Normalerweise ist die Konzentration von Phosphorverunreinigungen im zentralen Bereich höher als im Randbereich, so dass für Einkristalle vom P-Typ die Leistung für Einkristalle vom N-Typ hoch ist und der spezifische Widerstand des zentralen Bereichs hoch ist des Randbereichs gering ist.

Eine Erhöhung der Kristallrotationsgeschwindigkeit erhöht den Hochtemperatur-Flüssigkeitsstrom, der sich unter der Fest-Flüssig-Grenzfläche nach oben bewegt, wodurch die thermische Konvektion gehemmt wird. Wenn die erzwungene Konvektion des Kristalltransfers dominant ist, ändert sich die Wachstumsgrenzfläche von konvex zu flach oder sogar konkav zur Schmelze. Auf diese Weise ist es vorteilhaft, das Auftreten von Facetten einzudämmen. Der Facetteneffekt kombiniert die ursprünglich an der Fest-Flüssig-Grenzfläche adsorbierten Verunreinigungsatome im Kristall, was zu einem Unterschied in der Verunreinigungssegregation führt.

Das Erhöhen der Kristallrotation verringert die Dicke der Störstellendiffusionsgrenzschicht, wodurch der Konzentrationsunterschied der Störstellendiffusionsgrenzschicht verringert wird, wodurch der Unterschied in der Störstellenseigerung verringert wird, der Facetteneffekt geschwächt wird und die Gleichmäßigkeit des radialen spezifischen Widerstands des Einkristalls verbessert wird.

1.3 Auswirkung der Ziehgeschwindigkeit auf die Gleichmäßigkeit des radialen spezifischen Widerstands

Eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit erhöht die Erstarrungsgeschwindigkeit des Kristalls, und als Ergebnis wird ein Teil des Kristalls, der aus der Wachstumsgrenzfläche herausragt, geschmolzen, so dass die Grenzfläche dazu neigt, flach zu sein, was vorteilhaft ist, um das Auftreten von Facetten zu unterdrücken.

2. Wie berechnet man den RRV-Wert?

Um die Variation des radialen Widerstands zu berechnen, sollten wir zunächst die 2-Sonden-Methode, die 4-Punkt-Sonden-Methode und andere verwenden, um den spezifischen Widerstand von einkristallinem Silizium zu testen. Dann erfolgt die Messung der radialen Widerstandsänderung durch die Formel:(MaxR – MinR)/MinR

MaxR: der maximale Widerstandswert des getesteten Siliziumblocks

MinR: der minimale Widerstandswert des getesteten Siliziumblocks

Nehmen Sie zum Beispiel folgende von uns getestete radiale Widerstandswerte:

3. FAQ of FZ Silicon Ingot

F1: Do you start with undoped polysilicon rods and dope from gas phase during FZ crystallization or do you start with doped ingots and use the FZ crystallization primarily to recrystallize and eliminate Oxygen?

A: Dope from gas phase during FZ crystallization.

F2: What is the radial and axial resistivity uniformity for your FZ ingots?

A: If Gas Phase Doping, RRV of FZ silicon ingot is about 20%;
If NTD, RRV is about 12%

Q3: How easy is it for you to hit a resistivity target such as 300±20 Ohmcm?

A: Not easy, We adopt NTD to meet resistivity of silicon crystal at 300±20Ωcm;
If Gas Phase Doping, we can meet the resistivity at about 300±60Ωcm.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail unter victorchan@powerwaywafer.com und powerwaymaterial@gmail.com.