熱処理がシリコン単結晶の性能に及ぼす影響

熱処理がシリコン単結晶の性能に及ぼす影響

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熱処理とは、シリコン単結晶(またはシリコンウェーハ)の性能を向上させることを目的として、一定の温度および保護雰囲気で一定時間、シリコン単結晶(またはシリコンウェーハ)を熱処理することを指します。 熱処理は通常、窒素ガスやアルゴンガスで保護された熱処理炉内で行われます。 シリコン単結晶(シリコンウェーハ)の代表的な熱処理方法は以下のとおりです。

1. 除去TヘルマルDオナーズシリコンウェーハ内

チョクラルスキー法で成長させた単結晶シリコンを室温まで冷却する過程で、体内の酸素不純物により350~500℃の温度範囲でサーマルドナーが生成されます。 450 °C はサーマルドナーの形成に最も効果的な温度です。 450 度で 100 時間アニールした後、サーマルドナーの濃度は約 10 (16) cm-3 に達することがあります。 チョクラルスキーシリコン結晶の頭部は、冷却プロセス中に最も長い時間約 450 °C の温度範囲にあり、酸素含有量が高いため、尾部に比べてより多くの熱供与体が存在します。 熱ドナーは単結晶シリコンの抵抗率を歪める可能性があり、その結果、n 型材料の抵抗率が低下し、p 型材料の抵抗率が増加します。

一般に、650°C で 30 ~ 60 分間の熱処理が行われ、その後 300°C 以下まで急速に冷却され、サーマルドナーを効果的に除去できます。 冷却速度が十分に速くない場合、サーマルドナーのごく一部が保存されます。 大口径の単結晶ロッドの場合、急冷によって発生する熱応力によりロッドにクラックが発生する可能性があるため、シリコンウェーハアニールによりシリコンウェーハの抵抗率を元の値に戻す必要があります。

2. 除去NユートロンI放射線Dダメージシリコンウェーハの

中性子照射ドーピングは、高抵抗率の FZ 単結晶シリコンのドーピングに使用できます。 このドーピング プロセスは核反応プロセスです。シリコンは 28Si、39Si、30Si の 3 つの同位体で構成されており、30Si は 3.09% を占めます。 原子炉内では、Si に中性子照射後、30Si が中性子と反応して半減期 2.6 時間の不安定同位体 31Si を形成し、その後崩壊して安定なリン同位体 31P になります。 照射プロセスによりシリコン結晶内に格子損傷が生じますが、これは高温アニールによって除去できます。 一般的なアニーリング温度は 750 ~ 850 °C、アニーリング時間は 1 ~ 2 時間です。

詳細については、メールでお問い合わせください。victorchan@powerwaywafer.compowerwaymaterial@gmail.com.

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