硅單晶品質檢測講義

硅單晶品質檢測講義6inchP8inchP硅單晶及結構硅的共價鍵結構金剛石結構簡介Ⅲ族與Ⅴ族元素

3族：B、Al、Ga、In等5族：P、As、Sb、Bi等C/O

于CZ-Si，由于分凝效應（O:1.2；C:0.07），晶棒頭部氧含量高，形成氧施主，使晶棒頭部電阻率失真；尾部碳含量高，易形成層錯、沉淀等，導致電池片擊穿等缺陷。

金屬、堿土等其他元素

Cu、Fe、Au等作為深能級雜質，及少數載流子復合雜質對硅單晶電學性能的影響電學性能P/N型電阻率少子壽命復合中心、缺陷碳含量、氧含量測試范圍與檢驗標準

1.導電類型的測量2.電阻率的測量3.氧碳的測量4.

少子壽命的測量根據國家頒布的硅單晶質量標準和LDK生產對硅單晶質量要求，主要測試項目以電學性能參數為主：單晶棒檢驗標準導電類型的測量目的

測定硅單晶是電子型導電(N型)還是空位型導電(P型)，亦稱P/N檢測。LDK硅單晶分廠目前主要生產P型硅單晶。N型硅單晶的多數載流子是電子，主要是依靠電子導電；P型硅單晶的多數載流子是空穴，主要是依靠空穴導電。硅單晶的導電類型是由摻雜劑的種類決定的，P型硅單晶的摻雜劑為Ⅲ族元素B、Al、Ga、In等；N型硅單晶的摻雜劑為Ⅴ族元素P、As、Sb、Bi等。

“電子”和“空穴”導電類型是指半導體中多數載流子的類型。

在一定的溫度或光照等作用下，晶體中的價電子有一部分可能會沖破共價鍵的束縛而成為一個“自由電子”。同時形成一個電子空位，稱之為“空穴”。從能帶圖上看，就是電子離開了價帶躍遷到導帶，從而在價帶中留下了空穴，產生了一對電子和空穴。硅就是靠著電子和空穴的移動來導電的，因此，電子和空穴被統(tǒng)稱為載流子。對硅的導電性能有決定影響的主要是三族和五族元素原子。還有些雜質如金，銅，鎳，錳，鐵等，在硅中起著復合中心的作用，影響壽命，產生缺陷等有害作用。

摻雜示意圖Si+14P+15B+5最外層5個電子最外層3個電子SiPB多余電子空鍵接受電子空穴最外層4個電子電子空穴動態(tài)演示圖檢測設備、結果、位置檢測設備

半導體材料分選儀檢測結果

P型、N型、P+(P重摻)型、N+(N重摻)檢測位置

單晶棒表面(研磨后)、單晶棒橫截面、硅片表面方法和原理檢測原理和方法

方法：公司現在使用的主要是三探針法。原理：主要是利用整流法或溫差電動勢法。整流法：將待測體與直流微安表和交流電源連成串聯電路，根據半導體硅中類似PN結的單向導電特性，采用檢流計進行判定。

溫差電動勢法：由冷熱金屬探筆獲得的溫差電動勢加到被測單晶上，由檢流計偏轉的方向判定P/N型。N型半導體多數載流子為電子，熱接觸點比冷接觸點有較高的正電勢，P型相反。

異常現象拉制P型單晶時，一般情況下，不容易出現反型。但當晶棒頭部的電阻率較高時(退火前，ρ>3Ω·cm),頭部棒體端面易出現P/N結假象。表面甚至出現反型。其主要原因可能是頭部氧施主作用。拉制N型單晶時，一般情況下，頭部不容易出現反型。但尾部易出現反型。其主要原因可能是尾部P型雜質含量高，N型雜質揮發(fā)所致。拉制N型硅芯棒時，易出現反型(頭尾都有可能)，產生P/N結假象，原因可能是氧施主作用。注意事項在測量非平面材料時，應注意不要使探針歪曲變形。在測量時，為確保探測一致性，探針需垂直點在接觸面上，探針的最大傾斜角度不應超過20度；探針探測時請勿用勁壓到底，以彈簧縮進的極限長度為限。探測時，探針進入針套3/4以上，這樣可以利用彈簧的力量使測量的一致