半导体材料第3讲--区熔提纯.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半导体材料第3讲--区熔提纯　　XX年成都理工大学半导体材料与器件考试试题B卷　　一、填空题　　1、将含有杂质的晶态物质熔化后再结晶时，杂质在结晶时的固体和未结晶的液体中的浓度是不同的，这种现象称为和　　2、分凝系数K为中的杂质浓度与中的杂质浓度之比对于K1说明：材料中含有使其熔点上升的杂质，局部熔融时，固液两相达到平衡时，液相中杂质浓度比固相中杂质浓度小还有一类杂质，K0≈1，区熔时基本上不改变原有杂质的分布状态有效分凝系数　　对于K>1的杂质，结晶时固相界面会多吸收界面附近熔体中的杂质，就会使界面附近的熔体薄层中杂质呈缺少状态，形成浓度梯度加快杂质从熔体内部向界面的扩散最后达到一个动态平衡，形成稳定的界面薄层，称杂质贫乏层对于K1，提纯时杂质向头部集中　　有效分凝系数Keff,是平衡分凝系数K0，固液界面移动速度f，　　扩散层厚度δ，和扩散系数D的函数　　一次区熔与正常凝固的比较：正常凝固比一次区熔提纯的效果好熔区越宽，提纯效果越好最后一个熔区属于正常凝固，不服从区熔规律。

　　质量输运或质量迁移：区熔时，物质会从一端缓慢地移向另一端的现象原因：物质熔化前后材料密度变化熔化时体积缩小，输运的方向与区熔的方向一致，例如锗、硅；熔化时体积增大，输运的方向与区熔的方向相反解决：在水平区熔时，将锭料容器倾斜一个角度θ，用重力作用消除质量输运效应　　第三章晶体生长　　晶体形成的热力学条件　　气-固相转变条件：温度不变，物质的　　分压大于其饱和蒸汽压压力不变，　　物质的温度低于其凝华点　　固-液相转变的条件：对熔体，压力不　　变，物质的温度低于其熔点　　不能看出的条件：液-固相，对溶液，　　物质的浓度大于其溶解度　　总结：气－固相变，过饱和蒸气压　　液－固相变过程时，过饱和度　　固－固相变过程时，过冷度　　结晶过程是由形核与长大两个过程所组成　　均匀形核：当母相中各个区域出现新相晶核的几率相同，晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或外来表面的影响，又称均质形核或自发形核　　非均匀形核：若新相优先在母相某些区域中存在的异质处形核，即依附于液相中的杂质或外来表面形核又称异质形核或非自发形核　　形核功：在临界状态下，成核必须提供1/3的表面能，这部分由外部提供的能量，称形核功。

△Gmax=1/3△GsP39　　层生长理论：在晶核的光滑表面上生长一层原子面时，质点在界面上进入晶格“座位”的最佳位置是具有三面凹入角的位置　　螺旋生长理论：在晶体生长界面上螺旋位错露头点所出现的凹角及其延伸所形成的二面凹角可作为晶体生长的台阶源，促进光滑界面上的生长　　位错是晶体中的一维缺陷，它是在晶体某一列或若干列原子出现了错位现象，即原子离开其平衡位置，发生有规律的错动　　单晶生长：锗单晶主要用直拉法，硅单晶常采用直拉法与悬浮区熔法　　直拉法：有坩埚，电阻加热，直径大，电阻低，掺杂易，杂质多　　区熔法：无坩埚，高频加热，直径小，电阻高，掺杂难，杂质低　　直拉法工艺：炉体、籽晶、硅多晶，掺杂剂，石英坩埚—清洁处理—装炉—抽真空—缩颈—放肩—等径生长—拉光—降温出炉—性能测试　　悬浮区熔法用于与容器反应比较严重的体系，例如硅由于熔融的硅有较大的表面张力和小的密度，所以悬浮区熔法正是依靠其表面张力支持正在生长的单晶的熔区　　片状单晶的制法主要有：枝蔓法和蹼状法，斯杰哈诺夫法，EFG法，横拉法　　枝蔓法是在过冷熔体中生长树枝状晶体，选取枝蔓籽晶和过冷液体接触，可生长成平行的，具有孪晶结构的双晶薄片。

　　蹼状法是以两枝枝蔓为骨架，在过冷熔体中迅速提拉，利用熔融硅较大的表面张力，带出一个液膜，凝固后可得蹼状晶体　　斯杰哈诺夫法是将有狭缝的导模具放在熔体中，熔体通过毛细管现象由狭缝上升到模具的顶端，在此熔体部分下入晶种，按导模狭缝规定的形状连续地拉制晶体，其形状完全由毛细管狭缝决定　　横拉法是利用坩埚内的熔硅的表面张力形成一个凸起的弯月面，用片状籽晶在水平方向与熔硅熔接，利用氩或氦等惰性气体强制冷却，造成与籽晶相接的熔体表面的过冷层来进行生长EFG法：在润湿角θ满足0<θ<90°的条件下，使得熔体在毛细管作用下能上升到模具的顶部，并能在顶部的模具截面上扩展到模具的边缘而形成一个薄膜熔体层，再用籽晶引出成片状的晶体　　第四章　　直拉法单晶中纵向电阻率均匀性的控制　　(1)变速拉晶法此法基于Cs=KCL这一基本原理，因为在拉晶时，若杂质K