O monocristal de silício dopado em fase gasosa FZ (float zone) com alta pureza, poucos defeitos, baixa compensação e baixo teor de oxigênio e carbono pode ser fornecido pela PAM-XIAMEN. É amplamente utilizado em vários detectores de alta sensibilidade e dispositivos de micro-ondas de baixa perda. Para obter mais especificações de silício FZ, consultehttps://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer/float-zone-mono-crystalline-silicon.html. Para todos os parâmetros, a variação da resistência radial é um índice de parâmetro importante do monocristal de silício FZ. A variação de resistividade radial (RRV) é a diferença entre a resistividade do ponto central do wafer e um ponto ou vários pontos de ajuste distribuídos simetricamente deslocados do centro do wafer, e pode ser expresso como uma porcentagem do valor do centro.

A distribuição não uniforme da resistividade do cristal único de silício afetará adversamente a uniformidade dos parâmetros do dispositivo. Se a resistividade axial do silício não for uniforme, a tensão suportável reversa, a queda de tensão direta, a potência, etc. dos dispositivos feitos de pastilhas diferentes serão diferentes; embora a variação da resistividade radial do silício não seja uniforme, ela tornará a corrente do dispositivo de grande área. A distribuição é desigual, ocorre superaquecimento local e ocorre avaria local, reduzindo assim a tensão suportável e os indicadores de potência do dispositivo. Então, o que afetará a resistência à condução radial do silício FZ?

1. O que afeta a resistência radial do silício monocristalino?

O processo de dopagem em fase gasosa resulta em desvio de resistividade e a resistividade varia. Os principais fatores que afetam a resistência radial dos cristais de silício na dopagem em fase gasosa são a convecção térmica, a rotação do cristal, a velocidade de tração e etc. Os detalhes são os seguintes:

1.1 Efeito da Convecção de Calor na Uniformidade da Resistividade Radial

Quanto menor o diâmetro do cadinho de quartzo, menor a profundidade de fusão e melhor a uniformidade da resistividade radial do silício monocristalino. Devido ao gradiente de temperatura do silício fundido no cadinho de quartzo, a convecção térmica é induzida pela força de empuxo gerada sob a ação do campo gravitacional. A convecção de calor sobe ao longo da parede do cadinho e desce até o centro do cadinho, de modo que a convecção de calor faz com que a temperatura da fusão na borda da interface de crescimento de cristal único seja mais alta que o centro, de modo que a interface de crescimento se projete em direção à superfície. fundição. Quanto mais forte a convecção térmica, maior a probabilidade de a interface ser convexa em direção ao fundido. As facetas interfaciais que são convexas ao fundido aparecem no centro. Devido ao efeito de faceta, a resistividade radial parece ser menor que a borda no meio, resultando em resistividade radial irregular. Ao mesmo tempo, devido à oscilação de temperatura gerada pela natureza turbulenta da convecção térmica, a espessura da camada limite de impureza é diferente em todos os lugares, resultando em uma distribuição radial de resistividade irregular.

1.2 Influência da Rotação do Cristal na Uniformidade da Resistência Radial

As impurezas eletroativas no cristal único de silício são impurezas de boro e impurezas de fósforo, e o tipo de resistividade e condutividade do cristal único são o resultado da compensação mútua das duas impurezas. Para o cristal único de alta resistência do tipo P, a concentração de impurezas de boro é maior que a impureza de fósforo, enquanto para o cristal único tipo N, a concentração de impurezas de fósforo é maior que a impureza de boro. Quando um único cristal cresce, devido à segregação de impurezas, uma camada enriquecida de impurezas de fósforo é gerada na fase líquida perto da interface sólido-líquido (o coeficiente de segregação do fósforo é 0,35 e o coeficiente de coagulação do boro é 0,9). Sob a ação de múltiplos fatores, como força e gravidade, as impurezas de fósforo são distribuídas de acordo com uma certa lei na interface de fusão e cristal. Normalmente, a concentração de impurezas de fósforo na região central é maior do que na região da borda, portanto, para cristal único tipo P, o desempenho é para cristal único tipo N, a resistividade da região central é alta e a resistividade da região de borda é baixa.

Aumentar a velocidade de rotação do cristal aumentará o fluxo de líquido de alta temperatura movendo-se para cima sob a interface sólido-líquido, inibindo a convecção térmica. Quando a convecção forçada da transferência do cristal é dominante, a interface de crescimento muda de convexa para plana, ou mesmo côncava para o fundido. Desta forma, é benéfico coibir o aparecimento de facetas. O efeito faceta combinará os átomos de impureza originalmente adsorvidos na interface sólido-líquido no cristal, resultando na diferença de segregação de impureza.

Aumentar a rotação do cristal reduz a espessura da camada limite de difusão de impurezas, reduzindo assim a diferença de concentração da camada limite de difusão de impurezas, reduzindo assim a diferença na segregação de impurezas, enfraquecendo o efeito de faceta e melhorando a uniformidade da resistividade radial de cristal único.

1.3 Efeito da velocidade de tração na uniformidade da resistividade radial

Aumentar a velocidade de tração aumenta a velocidade de solidificação do cristal e, como resultado, uma parte do cristal que se projeta da interface de crescimento será derretida, de modo que a interface tende a ser plana, o que é benéfico para suprimir o aparecimento de facetas.

2. Como Calcular o Valor do RRV?

Para calcular a variação da resistência radial, primeiro devemos usar o método de 2 sondas, método de sonda de 4 pontos e outros para testar a resistividade do silício monocristalino. Então, a medição da variação da resistividade radial é através da fórmula:(MaxR – MinR)/MinR

MaxR: o valor máximo de resistividade do lingote de silício testado

MinR: o valor mínimo de resistividade do lingote de silício testado

Tome os seguintes valores de resistência radial testados por nós, por exemplo:

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.

Para obter mais informações, entre em contato conosco pelo e-mail victorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.