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1、硅单晶品质检测讲义,6inch P,8inch P,硅单晶及结构,硅的共价键结构,金刚石结构,简介,族与族元素 3族：B、Al、Ga、In等 5族：P、As、Sb、Bi等 C/O 于CZ-Si，由于分凝效应（O:1.2；C:0.07），晶棒头部氧含量高，形成氧施主，使晶棒头部电阻率失真；尾部碳含量高，易形成层错、沉淀等，导致电池片击穿等缺陷。 金属、碱土等其他元素 Cu、Fe、Au等作为深能级杂质，及少数载流子复合,杂质对硅单晶电学性能的影响,测试范围与检验标准,1. 导电类型的测量,2. 电阻率的测量,3.氧碳的测量,4. 少子寿命的测量,根据国家颁布的硅单晶质量标准和LDK生产对硅单晶质量
2、要求，主要测试项目以电学性能参数为主：,单晶棒检验标准,导电类型的测量,目的,测定硅单晶是电子型导电(N型)还是空位型导电(P型)，亦称P/N检测。LDK硅单晶分厂目前主要生产P型硅单晶。 N型硅单晶的多数载流子是电子，主要是依靠电子导电；P型硅单晶的多数载流子是空穴，主要是依靠空穴导电。 硅单晶的导电类型是由掺杂剂的种类决定的，P型硅单晶的掺杂剂为族元素B、 Al、Ga、In等；N型硅单晶的掺杂剂为族元素P、As、Sb、Bi等。,“电子”和“空穴”,导电类型是指半导体中多数载流子的类型。 在一定的温度或光照等作用下，晶体中的价电子有一部分可能会冲破共价键的束缚而成为一个“自由电子”。同时形成
3、一个电子空位，称之为“空穴”。 从能带图上看，就是电子离开了价带跃迁到导带，从而在价带中留下了空穴，产生了一对电子和空穴。硅就是靠着电子和空穴的移动来导电的，因此，电子和空穴被统称为载流子。 对硅的导电性能有决定影响的主要是三族和五族元素原子。还有些杂质如金，铜，镍，锰，铁等，在硅中起着复合中心的作用，影响寿命，产生缺陷等有害作用。,掺杂示意图,电子空穴动态演示图,检测设备、结果、位置,检测设备 半导体材料分选仪 检测结果 P型、N型、 P+(P重掺)型、N+(N重掺) 检测位置 单晶棒表面(研磨后)、单晶棒横截面、硅片表面,方法和原理,检测原理和方法 方法：公司现在使用的主要是三探针法。 原
4、理：主要是利用整流法或温差电动势法。 整流法：将待测体与直流微安表和交流电源连成串联电路，根据半导体硅中类似PN结的单向导电特性，采用检流计进行判定。 温差电动势法：由冷热金属探笔获得的温差电动势加到被测单晶上，由检流计偏转的方向判定P/N型。N型半导体多数载流子为电子，热接触点比冷接触 点有较高的正电势，P型相反。,异常现象,拉制P型单晶时，一般情况下，不容易出现反型。但当晶棒头部的电阻率较高时 (退火前，3cm),头部棒体端面易出现P/N结假象。表面甚至出现反型。其主要原因可能是头部氧施主作用。 拉制N型单晶时，一般情况下，头部不容易出现反型。但尾部易出现反型。其主要原因可能是尾部P型杂质含量高，N型杂质挥发所致。 拉制N型硅芯棒时，易出现反型(头尾都有可能)，产生P/N结假象，原因可能是氧施主作用。,注意事项,在测量非平面材料时，应注意不要使探针歪曲变形。 在测量时，为确保探测一致性，探针需垂直点在接触面上，探针的最大倾斜角度不应超过20度；探针探测时请勿用劲压到底，以弹簧缩进的极限长度为限。探测时，探针进入针套3/4以上，这样可以利用弹簧的力量使测量的一致性良好。切忌：不能用蛮力将针使劲顶紧，使弹簧无法发挥作用。 特别提醒: 由于原料有各种类型, 此测试仪测量的结果可能会有所偏差；待测样片需打磨之后测试。建议50个小时换一次针。,Thank you!,