気相ドープFZシリコンのラジアル抵抗変化

気相ドープFZシリコンのラジアル抵抗変化

高純度、欠陥が少なく、補償が少なく、酸素と炭素の含有量が少ないFZ(フロートゾーン)気相ドープシリコン単結晶は、PAM-XIAMENから供給できます。 さまざまな高感度検出器や低損失マイクロ波デバイスで広く使用されています。 FZ シリコンの詳細な仕様については、以下を参照してください。https://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer/float-zone-mono-crystal-silicon.html. すべてのパラメータについて、ラジアル抵抗の変化は、FZ シリコン単結晶の重要なパラメータ指標です。 半径方向の抵抗率変動 (RRV) は、ウェーハ中心点の抵抗率と、ウェーハ中心からオフセットされた 1 つまたは複数の対称的に分布する設定点の抵抗率の差であり、中心値のパーセンテージとして表すことができます。

シリコン単結晶の抵抗率の不均一な分布は、デバイス パラメータの均一性に悪影響を及ぼします。 シリコンの軸方向抵抗率が均一でない場合、異なるウェーハから作成されたデバイスの逆方向耐電圧、順方向電圧降下、電力などが異なります。 シリコンの半径方向の抵抗率の変動は均一ではありませんが、大面積デバイスを電流にします。 分布が不均一になり、局所的な過熱が発生し、局所的な破壊が発生するため、デバイスの耐電圧と電力指標が低下します。 では、FZ シリコンのラジアル伝導抵抗に影響を与えるものは何でしょうか?

1. 単結晶シリコンのラジアル抵抗に影響を与えるものは?

気相ドーピングプロセスにより、抵抗率がドリフトし、抵抗率が変化します。 気相ドーピングにおけるシリコン結晶の半径方向の抵抗に影響を与える主な要因は、熱対流、結晶の回転、引き上げ速度などです。詳細は次のとおりです。

1.1 半径方向の抵抗率の均一性に対する熱対流の影響

石英るつぼの直径が小さいほど、溶融深さが浅くなり、単結晶シリコンの半径方向の抵抗率の均一性が向上します。 石英るつぼ内のシリコン融液の温度勾配により、重力場の作用で発生する浮力によって熱対流が引き起こされます。 熱対流は坩堝の壁に沿って上昇し、坩堝の中心に向かって下降するため、熱対流によって単結晶成長界面の端部の融液の温度が中心よりも高くなり、成長界面が中心に向かって突き出ます。溶けた。 熱対流が強いほど、界面がメルトに向かって凸になる可能性が高くなります。 融液に対して凸状の界面ファセットが中央に現れます。 ファセット効果により、半径方向の抵抗率は中央のエッジよりも低く見えるため、半径方向の抵抗率が不均一になります。 同時に、熱対流の乱流によって生成される温度振動により、不純物境界層の厚さがどこでも異なり、抵抗率の半径方向分布が不均一になります。

1.2 ラジアル抵抗の均一性に対する結晶回転の影響

シリコン単結晶中の電気活性不純物は、ホウ素不純物とリン不純物であり、単結晶の抵抗率と導電型は、2 つの不純物の相互補償の結果です。 P型高抵抗単結晶ではボロン不純物濃度がリン不純物より高く、N型単結晶ではリン不純物濃度がボロン不純物より高い。 単結晶が成長すると、不純物の偏析により、固液界面付近の液相中にリン不純物の濃縮層が生成されます(リンの偏析係数は0.35、ホウ素の凝集係数は0.9)。 力や重力などの複数の要因の作用の下で、リン不純物は特定の法則に従って融液と結晶の界面に分布します。 通常、中央領域のリン不純物の濃度はエッジ領域よりも高いため、P 型単結晶の場合、性能は N 型単結晶の場合、中央領域の抵抗率が高く、抵抗率が低くなります。エッジ領域が低いです。

結晶の回転速度を上げると、高温の液体の流れが固液界面の下を上昇し、熱対流が阻害されます。 結晶移動の強制対流が支配的である場合、成長界面は凸状から平坦に、または溶融物に対して凹状にさえ変化します。 このように、ファセットの出現を抑えることは有益です。 ファセット効果は、もともと固液界面に吸着していた不純物原子を結晶に結合させ、不純物偏析の違いをもたらします。

結晶回転が増加すると、不純物拡散境界層の厚さが減少するため、不純物拡散境界層の濃度差が減少し、不純物偏析の差が減少し、ファセット効果が弱まり、単結晶の半径方向抵抗率の均一性が向上します。

1.3 半径方向抵抗率の均一性に対する引き上げ速度の影響

引き上げ速度を上げると結晶の固化速度が速くなり、その結果、成長界面からはみ出した結晶の一部が溶けて界面が平坦になりやすく、ファセットの発生を抑える効果があります。

2. RRV 値の計算方法

半径方向の抵抗変化を計算するには、まず、単結晶シリコンの抵抗率をテストするために、2 プローブ法、4 点プローブ法などを使用する必要があります。 次に、半径方向の抵抗率の変化の測定は、次の式によって行われます。(MaxR – MinR)/MinR

MaxR: テストされたシリコン インゴットの最大抵抗値

MinR: テストされたシリコン インゴットの最小抵抗値

例として、当社がテストした次のラジアル抵抗値を取り上げます。

6″シリコンインゴット

比抵抗スポット測定(インゴットヘッド、エンドとも9点)

インゴットヘッド中心比抵抗 A インゴットヘッドエッジスポット測定 A1 インゴットヘッドエッジスポット測定 A2 インゴットヘッドエッジスポット測定 A3 インゴットヘッドエッジスポット測定 A4 インゴットヘッド
R/2 スポット測定
A5
インゴットヘッド
R/2 スポット測定 A6
インゴットヘッド
R/2 スポット測定 A7
インゴットヘッド
R/2 スポット測定 A8
クライアント センターの有効期間 RRV テスト時間
693 784 890 902 702 697 1000 812 833 2019/3/27
835 780 803 826 808 832 840 815 835 850 7.7% 2019/3/29
805 850 844 857 852 860 855 890 870 900 10.6% 2019/4/2
840 820 870 800 900 860 880 850 900 900 12.5% 2019/4/9
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
R/2 スポット測定
B5
Ingot End
R/2 Spot Measurement B6
Ingot End
R/2 Spot Measurement B7
Ingot End
R/2 Spot Measurement B8
クライアント センターの有効期間 RRV テスト時間
928 1091 846 977 806 1054 1072 954 970     2019/3/27
860 800 810 790 780 810 806 804 800 850 10.3% 2019/3/29
910 854 860 824 840 880 855 846 872 900 10.4% 2019/4/2
890 830 800 790 800 900 860 880 850 900 13.9% 2019/4/9

 

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?

Dope from gas phase during FZ crystallization.

Q2: What is the radial and axial resistivity uniformity for your FZ ingots?

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.

 

powerwaywafer

詳細については、メールでお問い合わせください。 [email protected][email protected].

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