《光伏材料检测技术》课件-多晶硅中基硼、基磷含量检测

多晶硅中基硼、基磷含量检测主讲教师：国家标准目录CONTENTS01.悬浮区熔02.分凝系数分析03.检测方法04.区熔提纯和测试的具体要求05.型号及电阻率测量06.撰写检测报告书悬浮区熔PART01一、悬浮区熔基本原理悬浮区熔基本原理利用硅熔体中杂质的分凝（当固液或固气两相平衡共存时，两相的组成不同。这种现象称为分凝）效应和蒸发效应，在真空条件下，在硅棒上建立一个溶区，溶区温度1410℃，并使之从一端移至另一端，以达到提纯和控制杂质的目的。由于硅棒垂直放置，并且不用容器，区熔时建立的熔区在硅棒之间移动，所以称为悬浮区熔。一、悬浮区熔水平区熔法基本原理区熔法利用热能在半导体棒料的一端产生一熔区，再熔接单晶籽晶。调节温度使熔区缓慢地向棒的另一端移动，通过整根棒料，生长成一根单晶，晶向与籽晶的相同。籽晶熔区多晶加热器图1区熔法单晶生长示意图加热器熔区炉壁坩埚多晶晶体一、悬浮区熔水平区熔法基本原理区熔法晶种上升旋转机构氢气上炉腔吊绳隔离阀直径控制传感器晶种夹晶种石英坩埚石墨坩埚加热组件绝缘层下炉腔真空泵电极坩埚上升旋转机构控制系统分凝系数分析PART02二、分凝系数分析硼磷含量分析硅中硼的分凝系数kB=0.9，也就是说平衡情况下，硼在结晶的硅中和熔融的硅中的含量之比为0.9，硼的分凝效应是不太显著的。经过多次区熔后，使硅中的磷充分地蒸发掉，但硼含量沿晶体长度分布影响不大，只在晶体长度的两端，硼含量受到区熔提纯的影响。二、分凝系数分析硼磷含量分析沿晶体长度方向，大约在六个熔区长度以后的中间大部分区域，硼的含量仍然保持原始硅多晶中的基本硼含量，简称基硼含量。检验方法PART03三、检验方法经过多次真空区熔扫本底后的晶体［即经过多次的区熔提纯到本底，把除了硼以外的所有杂质（主要指磷）全部通过挥发和分凝而除去，将成为一根无补偿的P型晶体，这样它的电阻率的高低就能代表原始硅多晶中的基硼含量。根据所测电阻率值，求出基硼含量：基磷的检验只需在氩气氛下，对硅棒进行一到二次区熔，然后测量其电阻率ρp，计算出基磷含量：三、检验方法硅中杂质浓度和电阻率关系电阻率，[Ω·cm]区熔提纯和测试的具体要求PART04四、区熔提纯和测试的具体要求细棒区熔可用小型区熔炉，真空度<10-5乇。感应加热线圈内径25mm左右，太小会影响提纯效果。设备样品制备籽晶区熔条件四、区熔提纯和测试的具体要求从还原法生产的多晶上切取6×300mm多晶棒，经过去油和酸洗后，用大于10MΩ·cm超纯水冲洗、烘干备用。设备样品制备籽晶区熔条件四、区熔提纯和测试的具体要求硼检籽晶应从高纯P型单晶中切取，酸腐蚀清洗后备用。（不要与P型高阻单晶相混，高阻不一定高纯，高纯必定高阻。）。设备样品制备籽晶区熔条件磷检籽晶应从高纯N型单晶中切取，酸腐蚀清洗后备用。四、区熔提纯和测试的具体要求四、区熔提纯和测试的具体要求工艺：硼检采用快速区熔法的工艺。第一次区熔时，第一熔区停留挥发10分钟左右；第二次区熔时，从第一熔区位置上移2~3mm，并停留挥发5分钟左右；第三次区熔时，从第二熔区位置上移2~3mm，并停留5分钟左右；……至末熔区，每次都停留5分钟左右。设备样品制备籽晶区熔条件四、区熔提纯和测试的具体要求区熔宽度：以棒的直径为参考，或宽度约大于直径。熔区行程：以10倍熔区为宜。提纯速度：约0.5mm/分。提纯次数：硼检10次。设备样品制备籽晶区熔条件四、区熔提纯和测试的具体要求磷检只是要求在气氛下对硅棒进行一至二次区熔即可。为了防止污染，第一熔区和最后熔区要离开上下夹头30~50mm。设备样品制备籽晶区熔条件型号及电阻率测量PART05五、型号及电阻率测量基硼、基磷电阻率用二探针法或四探针法，在喷好的测量道上每5mm测一点报数。单晶表面应用喷砂法喷出一条测量道，清洗后用冷热探笔法测出导电类型。撰写检测报告书PART06六、撰写检测报告书小结SUMMARY01区熔法的基本原理02晶体硅电阻率检测和分析思考THINKING