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加热器结构对轻掺磷超低氧直拉单晶硅氧杂质分布的影响
1
作者
商润龙
陈亚
+4 位作者
芮阳
王黎光
马成
伊冉
杨少林
《人工晶体学报》
北大核心
2025年第5期801-808,共8页
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是能源转换与传输的核心器件,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天及电动汽车等领域。作为IGBT芯片的衬底材料,轻掺磷超低氧硅晶圆的品质对IGBT芯片的性能起着至关重要的作用。由于直拉(Czochralski, Cz)单...
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是能源转换与传输的核心器件,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天及电动汽车等领域。作为IGBT芯片的衬底材料,轻掺磷超低氧硅晶圆的品质对IGBT芯片的性能起着至关重要的作用。由于直拉(Czochralski, Cz)单晶硅拉制的过程中需要用到含氧的石英坩埚,生长的单晶硅氧含量通常达到4×10^(17)~9×10^(17)atoms/cm^(3),远高于IGBT用硅片所需的小于2.5×10^(17)atoms/cm3的氧含量需求。为解决上述问题,本文通过对应用32英寸(1英寸=2.54 cm)热场的单晶硅生长进行数值模拟,设计出新式加热器来制备满足IGBT衬底需求的超低氧单晶硅棒。模拟结果显示,当采用分体式加热器时,石英坩埚壁和固液界面附近硅熔体的流速会减弱。这一现象有助于减少熔体中的氧含量及氧杂质向固液界面的传输,进而有效降低晶棒中整体的氧含量。此外,由于采用了分体式加热器,固液界面处晶棒的轴向温度梯度相较于常规加热器显著降低,这一优势也有利于减少硅棒中的氧含量。实验结果进一步证实了模拟结果,在分体式加热器下拉制的单晶硅棒的氧含量更低,且整体保持在2.5×10^(17)atoms/cm^(3)以下,完全符合IGBT衬底的要求。
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关键词
Cz法
超低氧单晶硅
分体式加热器
氧
含量
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职称材料
题名
加热器结构对轻掺磷超低氧直拉单晶硅氧杂质分布的影响
1
作者
商润龙
陈亚
芮阳
王黎光
马成
伊冉
杨少林
机构
宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司
北方民族大学材料科学与工程学院
出处
《人工晶体学报》
北大核心
2025年第5期801-808,共8页
基金
2023年银川市科技支撑项目(2023GXHZC02)
2024年宁夏回族自治区重点研发计划项目(2024BEE02012)。
文摘
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是能源转换与传输的核心器件,广泛应用于轨道交通、智能电网、航空航天及电动汽车等领域。作为IGBT芯片的衬底材料,轻掺磷超低氧硅晶圆的品质对IGBT芯片的性能起着至关重要的作用。由于直拉(Czochralski, Cz)单晶硅拉制的过程中需要用到含氧的石英坩埚,生长的单晶硅氧含量通常达到4×10^(17)~9×10^(17)atoms/cm^(3),远高于IGBT用硅片所需的小于2.5×10^(17)atoms/cm3的氧含量需求。为解决上述问题,本文通过对应用32英寸(1英寸=2.54 cm)热场的单晶硅生长进行数值模拟,设计出新式加热器来制备满足IGBT衬底需求的超低氧单晶硅棒。模拟结果显示,当采用分体式加热器时,石英坩埚壁和固液界面附近硅熔体的流速会减弱。这一现象有助于减少熔体中的氧含量及氧杂质向固液界面的传输,进而有效降低晶棒中整体的氧含量。此外,由于采用了分体式加热器,固液界面处晶棒的轴向温度梯度相较于常规加热器显著降低,这一优势也有利于减少硅棒中的氧含量。实验结果进一步证实了模拟结果,在分体式加热器下拉制的单晶硅棒的氧含量更低,且整体保持在2.5×10^(17)atoms/cm^(3)以下,完全符合IGBT衬底的要求。
关键词
Cz法
超低氧单晶硅
分体式加热器
氧
含量
Keywords
Cz method
monocrystalline silicon with ultra-low oxygen content
split heater
oxygen content
分类号
O78 [理学—晶体学]
TQ127.2 [化学工程—无机化工]
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题名
作者
出处
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1
加热器结构对轻掺磷超低氧直拉单晶硅氧杂质分布的影响
商润龙
陈亚
芮阳
王黎光
马成
伊冉
杨少林
《人工晶体学报》
北大核心
2025
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