半導(dǎo)體硅材料基礎(chǔ)知識-資料下載頁
2025-05-13 17:48本頁面
【正文】 勻性； 電阻率均勻性； 氧 、 碳含量的均勻性； 硅片的總厚度變化 TTV； 硅片的局部平整度 LTV等等 。 半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 導(dǎo)電類型 ： N型半導(dǎo)體：摻有施主雜質(zhì)、以電子為多數(shù)載流子的半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體：摻有受主雜質(zhì)、以空穴為多數(shù)載流子的半導(dǎo)體 本征半導(dǎo)體：完全不含雜質(zhì)和缺陷、導(dǎo)電機構(gòu)僅由晶體本身 能帶結(jié)構(gòu)所決定，體內(nèi)電子和空穴濃度相等的半導(dǎo)體。 導(dǎo)電類型的測量方法： （ 1）冷探針法 （ 2）熱探針法 （ 3）整流法 （ 4）霍爾效應(yīng)法 電阻率： 是指單位長度（ 1cm）、 單位面積（ 1cm2)下物體的電阻值。電阻率直接反應(yīng)其導(dǎo)電能力的大小，某一物體的電阻率是它的電導(dǎo)率的倒數(shù)。在一定的溫度條件下，半導(dǎo)體材料的電阻率直接反應(yīng)了材料的純度。 半導(dǎo)體材料電阻率的測量方法： （ 1）二探針法 （ 2）四探針法 （ 3）擴展電阻法 （ 4）范德堡法 （ 5）渦流法 （ 6）光電壓法 ?半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 載流子濃度： 在一定的溫度條件下，內(nèi)部處于熱平衡的半導(dǎo)體中，電子和空穴的濃度基本保持一定，此時的電子及空穴的濃度就叫作平衡載流子濃度。 載流子濃度的測量方法： （ 1）三探針擊穿電壓法 （ 2）微分電容法 （ 3）二次諧波法 （ 4）紅外等離子反射光譜法 （ 5）紅外吸收法 ?半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 遷移率 ： 當(dāng)我們對半導(dǎo)體加上外加電場時，載流子在電場中作漂移運動。在低電場下，載流子的漂移速度與電場強度成正比。在單位電場強度作用下，載流子獲得的漂移速度就叫做載流子的遷移率。 載流子的遷移率與半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度、缺陷密度及溫度有關(guān)，在室溫下，遷移率隨雜質(zhì)濃度或缺陷密度的增加而減小。 遷移率的測量方法： （ 1）漂移遷移率（適合于低阻材料少子遷移率測量） （ 2）電導(dǎo)遷移率 （ 3）霍爾遷移率 （ 4）磁阻遷移率 ?半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 補償度： 補償是指半導(dǎo)體中施主雜質(zhì)與受主雜質(zhì)在電學(xué)上互相抵消的現(xiàn)象，而補償度是指材料中等效反型雜質(zhì)濃度與控制雜質(zhì)濃度之比。通常情況下，當(dāng)施主雜質(zhì)濃度和受主雜質(zhì)濃度相差不到1000倍時，則認(rèn)為該材料是補償?shù)摹? 補償度的大小直接反應(yīng)了半導(dǎo)體材料的質(zhì)量，某些特殊用途的高阻單晶硅就要求低補償。 補償度的測量方法： 補償度的測量需要采用能同時確定兩種雜質(zhì)的濃度或直接測定其比值的方法，目前確定補償度的方法大都是根據(jù)實驗結(jié)果經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)處理而得到的，如采用“載流子濃度與溫度關(guān)系分析法”、“遷移率分析法”、“經(jīng)驗曲線分析法”等。 ?半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 少子壽命： 所謂少子壽命是指半導(dǎo)體中非平衡少數(shù)載流子平均存在的時間長短，單位是 μs（ 1微秒是 106秒）。所謂非平衡載流子是指當(dāng)半導(dǎo)體中載流子的產(chǎn)生與復(fù)合處于平衡狀態(tài)時，由于受某種外界條件的作用，如受到光線照射時而新增加的電子 —— 空穴對，這部分新增加的載流子叫作非平衡載流子。 當(dāng)光照停止后，這些非平衡載流子并不是立即全部消失，而是逐漸被復(fù)合而消失，它們存在的平均時間就叫作非平衡載流子的壽命。 少子壽命的長短反映了半導(dǎo)體材料的內(nèi)在質(zhì)量，如晶體結(jié)構(gòu)的完整性、所含雜質(zhì)以及缺陷的多少，硅晶體的缺陷和雜質(zhì)往往是非平衡載流子的復(fù)合中心。 少子壽命的測量方法： （ 1）直流光電導(dǎo)衰減法；（ 2）高頻光電導(dǎo)衰減法； （ 3）微波光電導(dǎo)衰減法； （ 4）表面光電壓法 ； （ 5）光電流法； （ 6）電子束感生電流法； （ 7） MOS電容法。 ?半導(dǎo)體的主要電學(xué)參數(shù)及其測量方法 硅中的氧： 硅中氧含量的高低是硅材料質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)，硅中氧的引入是多晶原料或 CZ工藝中從石英坩堝的 SiO2進入的。多晶原料里的氧主要是在生產(chǎn)多晶硅時使用的原料（如氫氣中的 H2O、 O2） 引入的。一般要求多晶硅中的氧含量 ≤1 1018原子個數(shù) /CM3（ ≤1ppma）。 單晶硅中的氧多以間隙氧的形式存在。過飽和的間隙氧會在晶體中偏聚、沉淀而形成氧施主、氧沉淀及二次缺陷（熱施主、新施主），這將對半導(dǎo)體器件的性能帶來不良影響。 硅中氧的測定： （ 1）紅外吸收光譜法；（ 2）化學(xué)腐蝕法； （ 3）光散射法； （ 4）小角度中子散射法； （ 5）電子損失能譜法；（ 6）透射電鏡法； （ 7）掃描電鏡法。 ?半導(dǎo)體的主要雜質(zhì)及其測量方法 硅中的碳： 硅中的碳含量也是表征硅材料質(zhì)量的重要參數(shù)。硅中碳的引入主要是多晶硅原料 或 CZ工藝中由石墨 部件來的。多晶硅原料里的碳主要來自生產(chǎn)多晶的原料（如 H SiHCl3） 或使用的石墨部件（如夾持硅芯的石墨頭）等。一般要求多晶硅中的碳含量 ﹤ 5 1017原子個數(shù) /CM3（ ﹤ 5ppma）。 碳在硅晶體中處于替代位置，它是中性等電子雜質(zhì)。它可以與其它雜質(zhì)或缺陷形成復(fù)合體、或形成沉淀、或誘生新的缺陷降低半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。 硅中碳的測定： （ 1）紅外吸收光譜法； （ 2）帶電粒子活化分析法。 ?半導(dǎo)體的主要雜質(zhì)及其測量方法 硅中的金屬雜質(zhì)： 硅中的金屬雜質(zhì)都屬于有害雜質(zhì)，它們會在硅晶體中形成深能級中心或沉淀而影響材料及器件的性能。硅晶體中存在的單個金屬原子有電活性，是深能級復(fù)合中心，大幅度降低少子壽命、減少少子擴散長度；金屬原子還會沉淀在 SiO2/Si的界面上，降低器件的擊穿電壓；金屬雜質(zhì)也會在硅晶體中形成金屬復(fù)合體（如： FeB對、 FeAu復(fù)合體等）或與 Si形成 MSi沉淀相（ M為 Ti、 Co、 Ni等），這些金屬復(fù)合體和金屬沉淀對材料和器件都有不良影響。所以我們在制備高純硅材料或制備硅單晶時要盡量降低金屬雜質(zhì)的含量。 一般要求多晶硅中的單個金屬雜質(zhì)均 ﹤ 1ppba， 總金屬雜質(zhì)含量 ﹤ 10ppba。 硅中金屬雜質(zhì)的測量： 多采用中子活化分析法（ NNA） ?半導(dǎo)體的主要雜質(zhì)及其測量方法 謝謝！
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