Variazione della resistenza radiale del silicio FZ drogato in fase gassosa

Variazione della resistenza radiale del silicio FZ drogato in fase gassosa

Il monocristallo di silicio drogato in fase gas FZ (zona flottante) con elevata purezza, pochi difetti, bassa compensazione e basso contenuto di ossigeno e carbonio può essere fornito da PAM-XIAMEN. È ampiamente utilizzato in vari rivelatori ad alta sensibilità e dispositivi a microonde a basse perdite. Per ulteriori specifiche del silicio FZ, fare riferimento ahttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer/float-zone-mono-cristallino-silicon.html. Per tutti i parametri, la variazione della resistenza radiale è un importante parametro indice del monocristallo di silicio FZ. La variazione di resistività radiale (RRV) è la differenza tra la resistività del punto centrale del wafer e un punto o più set point distribuiti simmetricamente sfalsati dal centro del wafer e può essere espressa come percentuale del valore del centro.

La distribuzione non uniforme della resistività del cristallo singolo di silicio influenzerà negativamente l'uniformità dei parametri del dispositivo. Se la resistività assiale del silicio non è uniforme, la tensione di tenuta inversa, la caduta di tensione diretta, la potenza, ecc. dei dispositivi costituiti da wafer diversi saranno differenti; mentre la variazione della resistività radiale del silicio non è uniforme, renderà corrente il dispositivo di ampia area. La distribuzione non è uniforme, si verifica un surriscaldamento locale e si verifica un guasto locale, riducendo così la tensione di tenuta e gli indicatori di potenza del dispositivo. Quindi cosa influenzerà la resistenza di conduzione radiale del silicio FZ?

1. Cosa influenza la resistenza radiale del silicio monocristallino?

Il processo di drogaggio in fase gas provoca una deriva della resistività e la resistività varia. I principali fattori che influenzano la resistenza radiale dei cristalli di silicio nel drogaggio in fase gassosa sono la convezione termica, la rotazione dei cristalli, la velocità di trazione, ecc. I dettagli sono i seguenti:

1.1 Effetto della convezione di calore sull'uniformità della resistività radiale

Minore è il diametro del crogiolo di quarzo, minore è la profondità di fusione e migliore è l'uniformità della resistività radiale del silicio monocristallino. A causa del gradiente di temperatura del silicio fuso nel crogiolo di quarzo, la convezione termica è indotta dalla forza di galleggiamento generata sotto l'azione del campo gravitazionale. La convezione del calore sale lungo la parete del crogiolo e scende al centro del crogiolo, in modo che la convezione del calore renda la temperatura del fuso sul bordo dell'interfaccia di crescita del singolo cristallo più alta del centro, in modo che l'interfaccia di crescita sporga verso il sciolto. Più forte è la convezione termica, più è probabile che l'interfaccia sia convessa verso il fuso. Le sfaccettature interfacciali convesse rispetto al fuso appaiono al centro. A causa dell'effetto sfaccettato, la resistività radiale sembra essere inferiore al bordo al centro, risultando in una resistività radiale irregolare. Allo stesso tempo, a causa dell'oscillazione di temperatura generata dalla natura turbolenta della convezione termica, lo spessore dello strato limite di impurità è diverso ovunque, con conseguente distribuzione radiale irregolare della resistività.

1.2 Influenza della rotazione dei cristalli sull'uniformità della resistenza radiale

Le impurità elettroattive nel cristallo singolo di silicio sono impurità di boro e impurità di fosforo, e il tipo di resistività e conducibilità del cristallo singolo sono il risultato della compensazione reciproca delle due impurità. Per il monocristallo ad alta resistenza di tipo P, la concentrazione di impurità di boro è maggiore dell'impurità di fosforo, mentre per il monocristallo di tipo N, la concentrazione di impurità di fosforo è maggiore dell'impurità di boro. Quando un singolo cristallo cresce, a causa della segregazione delle impurità, viene generato uno strato arricchito di impurità di fosforo nella fase liquida vicino all'interfaccia solido-liquido (il coefficiente di segregazione del fosforo è 0,35 e il coefficiente di coagulazione del boro è 0,9). Sotto l'azione di molteplici fattori come la forza e la gravità, le impurità di fosforo vengono distribuite secondo una certa legge sull'interfaccia del fuso e del cristallo. Di solito, la concentrazione di impurità di fosforo nella regione centrale è superiore a quella nella regione del bordo, quindi per il cristallo singolo di tipo P, la prestazione è Per il cristallo singolo di tipo N, la resistività della regione centrale è elevata e la resistività della regione marginale è bassa.

L'aumento della velocità di rotazione del cristallo aumenterà il flusso del liquido ad alta temperatura che si sposta verso l'alto sotto l'interfaccia solido-liquido, inibendo la convezione termica. Quando la convezione forzata del trasferimento dei cristalli è dominante, l'interfaccia di crescita cambia da convessa a piatta o addirittura concava al fuso. In questo modo, è utile ridurre l'aspetto delle sfaccettature. L'effetto sfaccettato combinerà gli atomi di impurità originariamente adsorbiti all'interfaccia solido-liquido nel cristallo, determinando la differenza di segregazione delle impurità.

L'aumento della rotazione dei cristalli riduce lo spessore dello strato limite di diffusione delle impurità, riducendo così la differenza di concentrazione dello strato limite di diffusione delle impurità, riducendo così la differenza nella segregazione delle impurità, indebolendo l'effetto sfaccettato e migliorando l'uniformità della resistività radiale del singolo cristallo.

1.3 Effetto della velocità di trazione sull'uniformità della resistività radiale

L'aumento della velocità di trazione aumenta la velocità di solidificazione del cristallo e, di conseguenza, una parte del cristallo che sporge dall'interfaccia di crescita verrà fusa, in modo che l'interfaccia tenda ad essere piatta, il che è vantaggioso per sopprimere l'aspetto delle sfaccettature.

2. Come calcolare il valore RRV?

Per calcolare la variazione della resistenza radiale, dovremmo in primo luogo utilizzare il metodo a 2 sonde, il metodo a 4 punti e altri per testare la resistività del silicio monocristallino. Quindi, la misurazione della variazione della resistività radiale avviene attraverso la formula:(MaxR – MinR)/MinR

MaxR: il valore massimo di resistività del lingotto di silicio testato

MinR: il valore minimo di resistività del lingotto di silicio testato

Prendiamo ad esempio i seguenti valori di resistenza radiale testati da noi:

6″Lingotto di silicio

Misurazione del punto di resistività (9 punti sia per la testa che per l'estremità del lingotto)

Resistività centrale della testa del lingotto A Misurazione del punto del bordo della testa del lingotto A1 Misurazione del punto del bordo della testa del lingotto A2 Misurazione del punto del bordo della testa del lingotto A3 Misurazione del punto del bordo della testa del lingotto A4 Testa di lingotto
Misurazione spot R/2
A5
Testa di lingotto
R/2 Misurazione spot A6
Testa di lingotto
R/2 Misurazione spot A7
Testa di lingotto
R/2 Misurazione spot A8
Durata del Centro clienti RRV Tempo di prova
693 784 890 902 702 697 1000 812 833 27/03/2019
835 780 803 826 808 832 840 815 835 850 7,7% 29/03/2019
805 850 844 857 852 860 855 890 870 900 10,6% 2/4/2019
840 820 870 800 900 860 880 850 900 900 12,5% 9/4/2019
Ingot End Central Resistivity B Ingot End Edge Spot measurement B1 Ingot End Edge Spot Measurement B2 Ingot End Edge Spot Measurement B3 Ingot End Edge Spot Measurement B4 Ingot End
Misurazione spot R/2
B5
Ingot End
R/2 Spot Measurement B6
Ingot End
R/2 Spot Measurement B7
Ingot End
R/2 Spot Measurement B8
Durata del Centro clienti RRV Tempo di prova
928 1091 846 977 806 1054 1072 954 970     27/03/2019
860 800 810 790 780 810 806 804 800 850 10.3% 29/03/2019
910 854 860 824 840 880 855 846 872 900 10.4% 2/4/2019
890 830 800 790 800 900 860 880 850 900 13.9% 9/4/2019

 

3. FAQ of FZ Silicon Ingot

Q1: 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.

Q2: 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.

 

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