高阻真空区熔硅单晶的生长

介绍了高阻真空区熔硅单晶的研制工艺,研制出了导电类型为p型,电阻率(3～5)×103 Ω·cm及(1～2)×104Ω·cm两种规格的真空区熔硅单晶,其中电阻率(3～5)×103Ω·cm规格单晶的研制除需要进行真空区熔提纯外,还要进行微量的p型区熔掺杂.单晶直径30～35 mm,晶向〈111〉.经检测无位错及漩涡缺陷,单晶的少数载流子寿命达到1500μs以上.     

高阻区熔硅单晶的径向少子寿命变化

在氩气气氛及真空环境下生长的高阻区熔硅单晶的径向少子寿命分布情况进行了检测.检测结果表明,在氩气气氛下生长的各种规格的高阻单晶,其少子寿命一般都在1 000μs以上,且径向变化大部分在10%以内,当生长工艺参数改变时,单晶少子寿命的径向分布规律虽然会有所不同,但对少子寿命径向均匀性的影响却几乎可以忽略.而在真空环境、不同工艺参数下生长的单晶,其少子寿命的径向分布及均匀性的变化则十分的明显,还会经常看到中心少子寿命400～500μs、边缘区域少子寿命高于1 000μs的单晶.本文在单晶生长试验的基础上,通过对产生这种现象的原因进行分析,确定了采用适当地降低晶体生长速率、提高加热功率的方法,可以使高阻真空区熔硅单晶中心区域的少子寿命的提高,并使其径向分布变均匀.     

n型高阻硅单晶电阻率均匀性的控制

通过不同工艺的拉晶实验,发现晶转、拉速、热对流等因素对高阻n〈111〉硅单晶径向电阻率均匀性有所影响.采用水平磁场拉晶工艺,通过提高晶转、增大拉速、减小热对流等,可有效提高硅单晶径向电阻率均匀性.     

直拉区熔联合法硅单晶生长技术研究

通过直拉工艺生长直径60 mm的N型100单晶,之后以该单晶作为原料,采用区熔工艺生长成50 mm(2英寸)N型111单晶,单晶的电阻率为2.71~5.35Ω·cm,少子寿命为500~750μs,氧碳含量均低于1×16 cm-3。实验表明,通过直拉工艺和区熔工艺联合方式研制的低阻硅单晶具有电阻率控制准确、氧碳含量低、工艺易于实施等特点。同时,对直拉区熔联合法生长单晶的技术特点进行了探讨。     

高阻GaN薄膜电阻率测量

建立了绝缘电阻大于1013Ω和温度起伏小于0.1℃的高阻GaN薄膜电阻率装置,并简述了其测量电阻率的原理.研究了环境温度、湿度、漏电流、数据读取时间、测量电压、样品尺寸等因素对电阻率与迁移率的影响,并讨论了各种因素所引起的测量误差.     

高阻GaN薄膜电阻率测量

建立了绝缘电阻大于1013Ω和温度起伏小于0.1℃的高阻GaN薄膜电阻率装置,并简述了其测量电阻率的原理.研究了环境温度、湿度、漏电流、数据读取时间、测量电压、样品尺寸等因素对电阻率与迁移率的影响,并讨论了各种因素所引起的测量误差.     

真空高阻区熔Si单晶中的微缺陷及其少子寿命

通过在Ar气氛及真空环境中进行的高阻区熔Si单晶生长实验,分析了晶体直径、晶体生长环境及晶体生长速率对晶体中微缺陷及少子寿命的影响及产生这种影响的原因.单晶生长实验表明,与在Ar气氛下的单晶生长相比,在真空环境下采用较低的晶体生长速率即可生长出无漩涡缺陷的单晶,而当晶体生长速度较高时,尽管可以消除漩涡,但单晶的少子寿命却有明显的下降.     

中子辐照CZ硅单晶热处理后的电阻率变化

CZ硅单晶受中子辐照,产生辐照缺陷,使其电阻率相对于其原始值有一定的偏差,经氮气气氛、650～700℃热处理,其电阻率可以基本恢复原始值.     

绘制硅单晶电阻率等值线的Mapping技术

用斜置式四探针测定了硅单晶片(Ф75mm)上3mm间距测试点的电阻率分布.本文从电阻率的统计分布出发,确定了电阻率的分隔数和差值,采用指数函数作为模糊集的隶属度,并且选择合适的门槛值,利用模糊数学将电阻率数据归类于不同的模糊集.同一模糊集对应相同的电阻率,这样使电阻率能以一定的间隔分布,然后结合MATLAB软件画出电阻率等值线,以构成Mapping图.在同一等电阻率线条上各点具有较小的阻值偏差,且剩余未连接点少.连接质量好,可以应用于指导实际生产.     

杂质分凝对FZ-Si单晶电阻率均匀性影响的研究

对区熔Si单晶样品的轴向、径向以及生长界面的电阻率进行了测试,分析了影响电阻率均匀性的主要因素.结果表明,通常认为的影响电阻率均匀性的因素,并不是决定性因素.本文从FZ单晶在生长过程中,杂质在轴向和侧向分凝的角度进行分析,认为由于晶体原子的侧向生长,产生的杂质侧向分凝,是电阻率分布不均匀的主要原因.大量生产实验表明,生长过程中改变常规生长参数对提高均匀性的作用并不明显,要想从本质上提高电阻率径向均匀性,只能尝试非常规的技术.     

压锭烧结NTC材料电阻率的径向分布

压锭烧结NTC材料的电阻率沿径向分布,中心的电阻率明显高于表层的电阻率。电阻率的这种分布是由于在样品烧结过程中,中心部位缺氧,表层富氧;冷却时杂质向表层迁移,缺陷移动所致。笔者将讨论影响电阻率分布的原因及其规律。     

循环刻蚀工艺对金刚石膜形貌和电阻率的影响

为了制备新型金刚石薄膜辐射剂量计,针对目前金刚石薄膜质量较差,难于满足辐射剂量计要求的问题,采用微波等离子体CVD法,研究了循环刻蚀生长阶段工艺参数(甲烷浓度,基片温度)和刻蚀方法对薄膜形貌、电阻率的影响。结果表明,循环刻蚀生长有利于提高金刚石薄膜的纯度和取向性。当?(甲烷)为0.34%,基片温度为960℃时,可获得[100]晶面取向的、电阻率达1011Ω·cm的金刚石膜,和采用常规工艺所得金刚石薄膜相比,其电阻率提高了3个数量级。     

三氯氢硅本征电阻率(纯度)的测试方法

三氯氢硅(SiHCl3)作为硅外延片的关键原材料,其纯度直接影响着硅外延层的性能。一般三氯氢硅纯度的测试方法有两种,除采用化学分析方法测试外,通常用生长不掺杂外延层(本征外延层)的方法来确定。即采取测量三氯氢硅生长后的硅外延本征电阻率的方法来衡量其纯度。而影响硅外延本征电阻率的主要因素为系统的自掺杂,增加硅外延的生长时间可以有效抑制系统自掺杂,但无限制的增加生长时间必然导致生产成本的增加。文中通过实验数据,确定了一个合理的硅外延本征生长工艺过程,从而达到了评价三氯氢硅纯度的目的。     

电阻率对电容法测Si片厚度的影响

在对电容法测量Si片厚度的原理分析基础上,根据电阻率与介质介电常数ε的对应关系,分析了用电容法测试Si片厚度时,电阻率及电阻率均匀性对测试结果的影响,并采用千分尺(有接触测试)、ADE6034及Wafer Check 7000(电容法测试)分别对不同电阻率及电阻率均匀性的样品进行测试比对。实验结果证明,电容法可以测量高电阻率Si片的厚度等几何参数,但不能测量电阻率均匀率较差的Si片。同时,校正电容法测量设备时,以校正样片电阻率与被测Si片电阻率范围接近为原则。     

衬底温度对ScAlN薄膜结构及电阻率的影响

采用直流反应磁控溅射法、利用ScAl合金靶（含Sc质量分数10%）制备了一系列不同衬底温度的Sc掺杂AlN（ScAlN）薄膜。利用X线衍射仪、原子力显微镜和铁电测试仪的电流 电压(I V)模块研究了衬底温度对薄膜微观结构、表面形貌及电阻率的影响。结果表明,随着衬底温度升高,薄膜的（002）择优取向愈发明显,在650 ℃时达到最佳;薄膜的表面粗糙度随着衬底温度的升高而减小,在650 ℃、700 ℃时分别达到3.064 nm和2.804 nm,但当温度达到700 ℃时,薄膜表面局部开裂,因此,650 ℃为获得最佳结晶质量薄膜的适当温度。ScAlN薄膜电阻率随制备时衬底温度呈先增大后减小的趋势。