반도체의 전기적 특성을 제어하기 위해, 세 번째 그룹 원소 (갈륨과 같은) 또는 다섯 번째 그룹 원소 (포스포스와 같은) 의 미량 양이 의도적으로 실리콘에 삽입된다.그룹 III 도판은 실리콘의 전자 수용체로 작용합니다., 이동 구멍을 생성하고 긍정적으로 충전 된 센터를 형성합니다.수용소 불순물또는p형 도펜트반면, V 그룹 도판트들은 실리콘에 이온화되면 전자를 기증하여 이동전자를 생성하여 음전하를 가진 센터를 형성합니다.기증자 불순물또는n형 도판트.
도핑 요소의 의도적인 도입 외에도, 다른 의도하지 않은 불순물은 결정 성장 과정에서 필연적으로 도입됩니다.이 불순물은 원료의 불완전한 정화로 인해 발생할 수 있습니다., 고온에서 용암의 열 분해, 또는 성장 환경의 오염. 궁극적으로, 이러한 불순물은 원자 또는 이온의 형태로 결정에 들어갈 수 있습니다.미세한 불순물도 결정의 물리적 및 전기적 특성을 크게 변화시킬 수 있습니다.따라서, 결정 성장 동안 불순물이 녹음물에 어떻게 분포하는지, 그리고 불순물 분포에 영향을 미치는 주요 요인을 이해하는 것이 중요합니다.이러한 유통법을 명확히 함으로써, 생산 조건은 균일한 불순물 농도로 단일 결정 실리콘을 제조하기 위해 최적화 될 수 있습니다.
이 현상 때문에불순물 분리, 실리콘 용액의 불순물은 성장하는 단일 크리스탈 실리콘 잉크의 길이를 따라 균일하게 분포되지 않습니다. 대신, 그 농도는 크리스탈을 따라 공간 위치에 따라 달라집니다.실리콘 용액의 불순물 운송은 주로 두 가지 메커니즘에 의해 조절됩니다.:
디프시브 운송농도 변동에 의해 구동되며,
컨벡션 운송거시적인 녹기 흐름에 의해 유도됩니다.
염소 분리의 스케마적 설명은 참조된 그림에서 나타납니다. Czochralski 결정 성장에서 자연적 및 강제적 공류는 일반적으로 크라이블에 존재한다.주요 난방은 일반적으로 크라이블의 옆벽을 따라 위치, 실리콘 용액에서 방사선 온도 경사를 생성합니다. 열 팽창으로 인해 용액에서 밀도 차이가 발생하며, 이러한 밀도 변동으로 인해 생성되는 떠 힘은자연 공류.
불순물 균일성을 유지하고 열장을 안정시키기 위해 성장하는 결정과 크라이블은 지정된 각속도로 회전됩니다.회전 은 용액 에 관성력 을 발생 시키고, 그리고 이 관성 힘들이 점착력을 극복할 때,강제공류따라서 결정 내의 용해물 농도 분포는 용액 내의 자연적 및 강제적 공류에 의해 강하게 영향을 받는다.
단일 결정적 실리콘의 성장은 상대적으로 느린 과정이며, 좋은 근사에서, 거의 열역학적 평형 조건에서 발생하는 것으로 간주 될 수 있습니다.고체와 액체 사이의 평형을 적용할 수 있습니다..
만약 평형 상태의 용해물 농도는C0C_{s0}Cs0- 네, 그리고 액체에 있는CL0C_{L0}CL0- 네,평형분열 계수다음과 같이 정의됩니다.
k0=Cs0CL0k_0 = frac{C_{s0}}{C_{L0}}
이 관계는 평형 조건에서 항상 고체~액체 인터페이스에서 유지됩니다.k0k0k0- 네예를 들어, 광소의 분리 계수는 대략 0입니다.35, 산소의 비율은 약 1입니다.27.
언제?k0<1k_0 < 1, 녹은 물질은 응고 과정에서 녹음물에 우선적으로 거부됩니다. 결정 성장이 진행됨에 따라 녹음물에 녹은 물질 농도는CL0C_{L0}CL0- 네지속적으로 증가하고 있습니다.k0k0k0- 네결정의 용해물 농도는 일정하게 유지됩니다.C0C_{s0}Cs0- 네또한 성장 방향에 따라 증가합니다. 결과적으로 이러한 불순물은머리에 낮은 농도와 꼬리에 높은 농도인산은 일반적으로 이런 분포를 나타냅니다.
언제?k0>1k_0 > 1, 용액은 용액에 남아있는 대신 고체에 편리하게 통합됩니다. 성장이 진행됨에 따라 용액의 용액 농도는 감소합니다.그 결과 결정 안의 용해물 농도가 감소합니다.이 경우, 불순물 분포는머리에 높은 농도와 꼬리에 낮은 농도링고트
결정의 최종 불순물 분포는 굳어질 때 실리콘 용액의 불순물 운송에 의해 결정됩니다.순수 열역학적 평형 모델은 용해물 분포를 완전히 설명하기에 충분하지 않습니다.따라서 결정 성장의 물리적 모델도 고려해야합니다.
실제 크리스탈 성장에서, 인터페이스는 무한히 느리게 진행하지 않습니다 하지만 한정된 속도로 성장합니다. 그러한 조건 하에서,용해물 확산또한, 결정의 성장은 중력장 속에서 이루어지고 항상 자연적 공류로 동반됩니다.강제 섞는 것은 크리스탈 및 크라이블 회전으로 도입됩니다.그 결과, 둘 다분산 및 공류불순물 분리를 분석할 때 고려해야 합니다.
결정 성장 중에 녹는 흐름은 대량 녹음으로부터 고체~액성 인터페이스로 질량 운송을 보장하고 따라서 결정에 포함될 수있는 불순물의 양을 제한합니다.
이러한 결합 메커니즘은 결정의 축 방향에 따라 불순물의 비 균일 분포를 초래합니다.
증발이나 고체분산이 없는 닫힌 시스템,
그리고 용액에 균일한 용액 농도를 보장하기 위해 충분히 강한 용액 혼합,
굳은 결정에 따라 불순물의 분포는골리버 셰일 방정식:
CS=C0 케프 (1−fS) 케프−1C_S = C_0, k_{text{eff}}, (1 - f_S) ^{k_{text{eff}} - 1}
이 경우:
CSC_SCS- 네단일 결정적 실리콘의 불순물 농도
C0C_0C0- 네녹기 전에 용액의 초기 불순물 농도입니다.
fSf_SfS- 네굳은 물질의 분량, 그리고
케프크k에프- 네이효과적 격리 계수, 고체에서의 불순물 농도의 비율로 정의됩니다.CSC_SCS- 네녹아있는 것CLC_LCL- 네.
효과적 격리 계수케프크k에프- 네평형 격리 계수에 따라 달라집니다.k0k0k0- 네(예를 들어,k0=0.35k_0 = 035광소의 경우), 불순물 확산 계수DDD용해에서, 결정 성장 속도vvv, 그리고 용해물 경계층의 두께δ 델타δ고체~액성 인터페이스에서
반도체의 전기적 특성을 제어하기 위해, 세 번째 그룹 원소 (갈륨과 같은) 또는 다섯 번째 그룹 원소 (포스포스와 같은) 의 미량 양이 의도적으로 실리콘에 삽입된다.그룹 III 도판은 실리콘의 전자 수용체로 작용합니다., 이동 구멍을 생성하고 긍정적으로 충전 된 센터를 형성합니다.수용소 불순물또는p형 도펜트반면, V 그룹 도판트들은 실리콘에 이온화되면 전자를 기증하여 이동전자를 생성하여 음전하를 가진 센터를 형성합니다.기증자 불순물또는n형 도판트.
도핑 요소의 의도적인 도입 외에도, 다른 의도하지 않은 불순물은 결정 성장 과정에서 필연적으로 도입됩니다.이 불순물은 원료의 불완전한 정화로 인해 발생할 수 있습니다., 고온에서 용암의 열 분해, 또는 성장 환경의 오염. 궁극적으로, 이러한 불순물은 원자 또는 이온의 형태로 결정에 들어갈 수 있습니다.미세한 불순물도 결정의 물리적 및 전기적 특성을 크게 변화시킬 수 있습니다.따라서, 결정 성장 동안 불순물이 녹음물에 어떻게 분포하는지, 그리고 불순물 분포에 영향을 미치는 주요 요인을 이해하는 것이 중요합니다.이러한 유통법을 명확히 함으로써, 생산 조건은 균일한 불순물 농도로 단일 결정 실리콘을 제조하기 위해 최적화 될 수 있습니다.
이 현상 때문에불순물 분리, 실리콘 용액의 불순물은 성장하는 단일 크리스탈 실리콘 잉크의 길이를 따라 균일하게 분포되지 않습니다. 대신, 그 농도는 크리스탈을 따라 공간 위치에 따라 달라집니다.실리콘 용액의 불순물 운송은 주로 두 가지 메커니즘에 의해 조절됩니다.:
디프시브 운송농도 변동에 의해 구동되며,
컨벡션 운송거시적인 녹기 흐름에 의해 유도됩니다.
염소 분리의 스케마적 설명은 참조된 그림에서 나타납니다. Czochralski 결정 성장에서 자연적 및 강제적 공류는 일반적으로 크라이블에 존재한다.주요 난방은 일반적으로 크라이블의 옆벽을 따라 위치, 실리콘 용액에서 방사선 온도 경사를 생성합니다. 열 팽창으로 인해 용액에서 밀도 차이가 발생하며, 이러한 밀도 변동으로 인해 생성되는 떠 힘은자연 공류.
불순물 균일성을 유지하고 열장을 안정시키기 위해 성장하는 결정과 크라이블은 지정된 각속도로 회전됩니다.회전 은 용액 에 관성력 을 발생 시키고, 그리고 이 관성 힘들이 점착력을 극복할 때,강제공류따라서 결정 내의 용해물 농도 분포는 용액 내의 자연적 및 강제적 공류에 의해 강하게 영향을 받는다.
단일 결정적 실리콘의 성장은 상대적으로 느린 과정이며, 좋은 근사에서, 거의 열역학적 평형 조건에서 발생하는 것으로 간주 될 수 있습니다.고체와 액체 사이의 평형을 적용할 수 있습니다..
만약 평형 상태의 용해물 농도는C0C_{s0}Cs0- 네, 그리고 액체에 있는CL0C_{L0}CL0- 네,평형분열 계수다음과 같이 정의됩니다.
k0=Cs0CL0k_0 = frac{C_{s0}}{C_{L0}}
이 관계는 평형 조건에서 항상 고체~액체 인터페이스에서 유지됩니다.k0k0k0- 네예를 들어, 광소의 분리 계수는 대략 0입니다.35, 산소의 비율은 약 1입니다.27.
언제?k0<1k_0 < 1, 녹은 물질은 응고 과정에서 녹음물에 우선적으로 거부됩니다. 결정 성장이 진행됨에 따라 녹음물에 녹은 물질 농도는CL0C_{L0}CL0- 네지속적으로 증가하고 있습니다.k0k0k0- 네결정의 용해물 농도는 일정하게 유지됩니다.C0C_{s0}Cs0- 네또한 성장 방향에 따라 증가합니다. 결과적으로 이러한 불순물은머리에 낮은 농도와 꼬리에 높은 농도인산은 일반적으로 이런 분포를 나타냅니다.
언제?k0>1k_0 > 1, 용액은 용액에 남아있는 대신 고체에 편리하게 통합됩니다. 성장이 진행됨에 따라 용액의 용액 농도는 감소합니다.그 결과 결정 안의 용해물 농도가 감소합니다.이 경우, 불순물 분포는머리에 높은 농도와 꼬리에 낮은 농도링고트
결정의 최종 불순물 분포는 굳어질 때 실리콘 용액의 불순물 운송에 의해 결정됩니다.순수 열역학적 평형 모델은 용해물 분포를 완전히 설명하기에 충분하지 않습니다.따라서 결정 성장의 물리적 모델도 고려해야합니다.
실제 크리스탈 성장에서, 인터페이스는 무한히 느리게 진행하지 않습니다 하지만 한정된 속도로 성장합니다. 그러한 조건 하에서,용해물 확산또한, 결정의 성장은 중력장 속에서 이루어지고 항상 자연적 공류로 동반됩니다.강제 섞는 것은 크리스탈 및 크라이블 회전으로 도입됩니다.그 결과, 둘 다분산 및 공류불순물 분리를 분석할 때 고려해야 합니다.
결정 성장 중에 녹는 흐름은 대량 녹음으로부터 고체~액성 인터페이스로 질량 운송을 보장하고 따라서 결정에 포함될 수있는 불순물의 양을 제한합니다.
이러한 결합 메커니즘은 결정의 축 방향에 따라 불순물의 비 균일 분포를 초래합니다.
증발이나 고체분산이 없는 닫힌 시스템,
그리고 용액에 균일한 용액 농도를 보장하기 위해 충분히 강한 용액 혼합,
굳은 결정에 따라 불순물의 분포는골리버 셰일 방정식:
CS=C0 케프 (1−fS) 케프−1C_S = C_0, k_{text{eff}}, (1 - f_S) ^{k_{text{eff}} - 1}
이 경우:
CSC_SCS- 네단일 결정적 실리콘의 불순물 농도
C0C_0C0- 네녹기 전에 용액의 초기 불순물 농도입니다.
fSf_SfS- 네굳은 물질의 분량, 그리고
케프크k에프- 네이효과적 격리 계수, 고체에서의 불순물 농도의 비율로 정의됩니다.CSC_SCS- 네녹아있는 것CLC_LCL- 네.
효과적 격리 계수케프크k에프- 네평형 격리 계수에 따라 달라집니다.k0k0k0- 네(예를 들어,k0=0.35k_0 = 035광소의 경우), 불순물 확산 계수DDD용해에서, 결정 성장 속도vvv, 그리고 용해물 경계층의 두께δ 델타δ고체~액성 인터페이스에서
