Was ist Sauerstoffausfällung in Silizium-Einkristallen?

Was istOxygenPRezipierung inSiliconSEnglischCKristalle

Die Löslichkeit von Sauerstoff in Silizium beträgt 2,75 × 10 Λ18cm-3 und in geschmolzenem Silizium 2,2 × 10 Λ18cm-3. Der Sauerstoffgehalt in Zhizopull-Silizium beträgt im Allgemeinen 0,5 bis 2 × 10 Λ18cm-3. Der Sauerstoffgehalt in Zhizopull-Silizium ist viel höher als in Polysilizium und seine Hauptquelle ist die Auflösung von Quarztiegeln. Bei einer hohen Temperatur von 1420 Grad reagiert Quarz mit Silizium zu SiO.

Der größte Teil des SiO verflüchtigt sich an der Oberfläche der Siliziumschmelze, während ein kleiner Teil (etwa 1 %) aufgrund der Konvektion und Diffusion der Flüssigkeit in das geschmolzene Silizium gelangt, was den Sauerstoffgehalt im Kristall erhöht. Die Sauerstoffverteilung in den Kristallen ist im Kopf hoch und im Schwanz niedrig; im Querschnitt ist sie in der Mitte hoch und an den Rändern niedrig.

Sauerstoff wird bei hohen Temperaturen oder einer mehrstufigen Wärmebehandlung abgeschieden, um Sauerstoffseen zu bilden. Der Sauerstoffbildungssee ist neutral, der Hauptbestandteil ist SiOx, er hat keine elektrischen Eigenschaften und sein Volumen ist 2,25-mal so groß wie das von Siliziumatomen. Bei der Bildung eines Sees werden selbstinterstitielle Siliziumatome aus dem Seebildungskörper in den Kristall abgegeben, was zu einer Entmischung aufgrund der Sättigung interstitieller Atome im Siliziumgitter führt, was zu sekundären Defekten wie Versetzungen und Schichtfehlern führt.
Da Versetzungen und andere Defekte Verunreinigungen, insbesondere Metallverunreinigungen, adsorbieren, wird der Prozess häufig verwendet, um Sauerstoff in einem See zu erzeugen, um Verunreinigungen zu adsorbieren, damit der Herstellungsbereich des Geräts ein sauberer Bereich ist, um die Ausbeute und Qualität des Geräts zu verbessern. Dieser Prozess wird als interne Verunreinigungsabsorption oder intrinsischer Absorptionsprozess bezeichnet. Daher ist es notwendig, eine bestimmte Menge an Sauerstoffkonzentration in Silizium zu kontrollieren, und das Gerät erfordert auch die Kontrolle der Sauerstoffform, sodass die Untersuchung der Faktoren, die die Bildung von Sauerstoffablagerungen beeinflussen, ebenfalls ein sehr wichtiges Thema ist. Sauerstoffablagerungen können verschiedene Formen annehmen, beispielsweise kugelförmig, stabförmig und flockenförmig. Die spezifische Form hängt von Faktoren wie der Konzentration der Verunreinigungen im monokristallinen Silizium, der Temperatur und der Zeit der Wärmebehandlung ab. Die Struktur wird im Allgemeinen so angenommen, dass der Kern der Sauerstoffablagerung normalerweise aus mehreren Sauerstoffatomen besteht und andere Verunreinigungsatome wie Kohlenstoffatome, Stickstoffatome usw. darum herum adsorbiert sein können. Wenn der Niederschlag wächst, kann seine Struktur komplexer werden.

Positive Auswirkungen von Sauerstoff auf monokristallines Silizium

· Absorption von Verunreinigungen: Sauerstoffniederschlag kann als wirksames Zentrum zur Absorption und Bindung von Metallverunreinigungen dienen und dadurch die Reinheit und elektrische Leistung von monokristallinem Silizium verbessern. Beispielsweise können bei der Herstellung integrierter Schaltkreise die negativen Auswirkungen von Metallverunreinigungen auf die Geräteleistung durch eine geeignete Kontrolle der Bildung von Sauerstoffniederschlag reduziert werden.

Verbesserte mechanische Festigkeit: Ein gewisses Maß an Sauerstofffällung kann die mechanische Festigkeit von monokristallinem Silizium erhöhen und es so bei der Verarbeitung und Verwendung stabiler machen.

Negative Auswirkungen von Sauerstoff auf monokristallines Silizium

· Lebensdauer der Minoritätsträger: Sauerstoffniederschlag wird zum Rekombinationszentrum der Minoritätsträger und reduziert die Lebensdauer der Minoritätsträger von monokristallinem Silizium. Dies ist nicht gut für einige Geräte, die eine hohe Lebensdauer einiger weniger Träger erfordern, wie z. B. Solarzellen.

Spannungsursache: Durch die Bildung von Sauerstoffniederschlag kann in monokristallinem Silizium Spannung entstehen, die zur Entstehung und Ausbreitung von Kristalldefekten führen kann und so die Qualität und Zuverlässigkeit von monokristallinem Silizium beeinträchtigt.