Що таке осадження кисню в монокристалах кремнію

Що єOкисеньPреципітація вSіконкаSінглCкристали

Розчинність кисню в кремнії становить 2,75×10Λ18см-3, а в розплавленому кремнії – 2,2×10Λ18см-3. Вміст кисню в кремнії Zhizopull зазвичай становить 0,5~2×10Λ18см-3. Вміст кисню в кремнії Zhizopull значно вище, ніж у полікремнію, і його основним джерелом є розчинення кварцових тиглів. При високій температурі 1420 градусів кварц реагує з кремнієм, утворюючи SiO.

Велика частина SiO випаровується на поверхні розплаву кремнію, тоді як невелика частина (близько 1%) потрапляє в розплавлений кремній за рахунок конвекції та дифузії рідини, що збільшує вміст кисню в кристалі. Розподіл кисню в кристалах високий у голові та низький у хвості; У розрізі висока в центрі і низька по краях.

Кисень осідає при високій температурі або багатоступінчастій термічній обробці з утворенням кисневих озер. Озеро утворення кисню є нейтральним, основним компонентом є SiOx, немає електричних властивостей, а об’єм у 2,25 рази перевищує об’єм атомів кремнію. Під час формування озера самостійні атоми кремнію будуть викидатися з тіла утворення озера в кристал, що призведе до сегрегації через насичення інтерстиціальних атомів у решітці кремнію, що призведе до вторинних дефектів, таких як дислокації та дефекти шарів.
Через дислокацію та інші дефекти мають ефект адсорбції домішок, особливо металевих домішок, процес часто використовується для генерації кисню в озері для адсорбції домішок, так що зона виробництва пристрою є чистою, щоб підвищити врожайність і якості пристрою, цей процес називається внутрішнім поглинанням домішок або процесом внутрішнього поглинання. Тому необхідно контролювати певну кількість концентрації кисню в кремнії, а пристрій також вимагає контролю форми кисню, тому дослідження факторів, що впливають на утворення осадження кисню, також є дуже важливою темою. Кисневі опади можуть мати різні форми, такі як сферичні, паличкоподібні та пластівчасті. Конкретна форма залежить від таких факторів, як концентрація домішок в монокристалічному кремнії, температура і час термічної обробки. Зазвичай вважається, що ядро ​​кисневих осадів зазвичай складається з кількох атомів кисню, а інші домішки можуть бути адсорбовані навколо нього, наприклад атоми вуглецю, атоми азоту тощо. У міру зростання осаду його структура може ставати складнішою .

Позитивний вплив кисню на монокристалічний кремній

· Поглинання домішок: осадження кисню може діяти як ефективний центр для поглинання та захоплення металевих домішок, тим самим покращуючи чистоту та електричні характеристики монокристалічного кремнію. Наприклад, у виробництві інтегральних схем негативний вплив металевих домішок на продуктивність пристрою можна зменшити шляхом належного контролю утворення кисневих опадів.

Підвищена механічна міцність: певний ступінь виділення кисню може збільшити механічну міцність монокристалічного кремнію, роблячи його більш стабільним під час обробки та використання.

Негативний вплив кисню на монокристалічний кремній

· Тривалість життя неосновних носіїв: випадання кисню стає центром рекомбінації неосновних носіїв, зменшуючи тривалість життя неосновних носіїв монокристалічного кремнію. Це не підходить для деяких пристроїв, які потребують тривалого терміну служби кількох носіїв, наприклад сонячних елементів.

Причина стресу: утворення кисневих опадів може створити стрес у монокристалічному кремнії, що може призвести до утворення та поширення кристалічних дефектів, що впливає на якість і надійність монокристалічного кремнію.