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量一般为1×1016个厘米3至3×1016个厘米3,单晶炉热系统的石墨器件和保护气氛(氩气)中残留的氧在高温下进行化学反应。CO22CO2COO22CO2石英坩埚在高温下和石墨反应SiO22CSiCCO2SiO22CSiCCO在高温下主要要以一氧化碳形成存在,一氧化碳溶入硅中使硅单晶中的氧含量增高。CO和CO2在不同温度下的平衡组成T°K平衡组成()COCO21200°982181300°995051400°99840161500°9994006CO2CO22COCO2C
碳在硅中的分凝系数很小,一般认为是007,使单晶尾部含碳量增高。直拉硅单晶工艺中,经常采用下列措施降低单晶中的氧碳含量:一、选用含氧、碳较低的多晶硅原料,多晶硅熔化时温度不要太高,尽量降低多晶硅和坩埚的反应,减少一氧化碳和一氧化硅的生成。二、在真空下生长的硅单晶一般氧碳含量较低,在氩气下拉晶时,氩气中含氧、碳和水份通过氩气带出炉外,降低单晶炉内一氧化碳和一氧化硅的分压,减少它们溶入熔硅的量;减压法拉晶既使单晶炉保持低的压强,又使炉内氩气交换迅速,可以降低硅单晶的氧碳含量。三、坩埚和单晶直径比例要适当,硅单晶生长过程中,石英坩埚中的熔硅表面是低氧区,熔硅和坩埚接触部分是高氧区,中部熔硅为过渡区,坩埚和单晶直径比例适当,一方面使一氧化碳和一氧化硅挥发快,溶入熔硅量减少;另一方面单晶无离坩埚壁附近的高氧区,单晶氧碳含量自然减少。晶体和坩埚旋转严重影响单晶中的氧含量。晶体和坩埚旋转,使熔硅的搅拌作用增强,高氧区熔硅和低氧区熔硅混合,从而使单晶中氧含量增加。如果晶体和坩埚旋转产生的强迫对流刚好抑制熔硅产生的自然对流,单晶中的氧含量不但不会增加,反而减少。在一定的硅单晶生长条件下,合适的晶体和坩埚旋转速非常重要。拉晶速度增加,单晶硅中氧含量一般说来增加,当位速度大于一定值后,单晶中氧反而
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f降低。拉晶速度大时,单晶生长速度快,熔硅表面一氧化硅蒸发时间短。导致单晶氧含量增加,拉速很大时,影响熔硅流动,熔体表面低氧区中的熔硅很容易对流到生长界面处,使硅单晶中含氧量降低。偏心法拉晶可以降低单晶中的氧含量。偏心拉晶时,单晶的生长界面不断地经过熔硅表面低氧区,熔硅表面被单晶永远覆盖区大大减小,一氧化硅和一氧化碳蒸发量增大,单昌中氧含量减少。单晶中氧含量自然减少,是直拉硅单晶生产中一个比较重要的问题。氧在单晶中作用虽然看法不同,但氧在单晶中的均匀生产中比较重视。碳在硅单晶形成SiC沉淀,容易诱生微缺陷,使单晶性能变差,在单晶拉r
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