对材料导电类型的影响(N型、P型)#

材料中共存施主和受主杂质时，它们将相互补偿，材料的导电类型取决于占优势的杂质。

杂质对材料电阻率的影响#

• 半导体的电阻率与载流子密度和载流子的迁移率有关

根据杂质浓度会分为轻掺杂和重掺杂

轻掺杂时，电阻率主要由有效杂质浓度( $|N_A-N_D|$ )决定

重掺杂时，杂质对载流子的散射作用会大大降低其迁移率

杂质对非平衡载流子寿命的影响#

重金属杂质作为载流子复合中心会降低非平衡载流子寿命

一些特殊杂质的特别危害#

过

掺杂量的计算#

这里一般会考计算，可以着重做几道题目，这里就不详细展开了

一、直拉法生长单晶的纵向电阻率的控制#

• 控制方法
  1. 从分凝作用考虑：变速拉晶法
  2. 从蒸发作用考虑：电阻率降低，晶体尾部直径变细，降低拉速
  3. 从稀释溶质考虑：双坩埚及连续送料CZ技术

注：

变速拉晶法是直拉法（CZ法）单晶生长中的一种动态工艺控制技术。它通过实时调整晶体提拉速度（拉速），结合温度场调控，实现对单晶电阻率分布的精确控制。

单晶的电阻率由掺杂剂浓度（如硅中掺硼/p型、磷/n型）决定

二、直拉法生长单晶的径向电阻率的控制#

• 影响因素：固液界面的平坦度
• 调平固液界面的方法
  1. 调整生长热系统，使径向温度梯度变小
  2. 调节拉晶参数
     1. 增加拉速，凸界面变凹界面
     2. 降低拉速，凹界面变凸界面
  3. 调整晶体或坩埚的转速
     1. 增大晶转：使凸变凹
     2. 增大埚转：使凹变凸
  4. 增大坩埚与晶体直径的比值
     1. 使固液界面变平坦
     2. 可降低位错密度及氧含量
• 小平面效应（导致平坦度下降的微观机制）
  • 晶体生长的固液界面，由于受坩埚中熔体等温线的限制，常是弯曲的。弯曲的固液界面导致小平面的出现。
  • 小平面区杂质浓度与非小平面区差异很大。
  • 杂质在小平面区域分布异常的现象叫小平面效应。
  • 小平面区域电阻率降低，严重时会出现杂质管道芯。

三、晶体中的条纹和夹杂#

• 杂质条纹：由晶体中杂质浓度的起伏引起的腐蚀后表面出现宽窄不一的条纹的现象
• 杂质浓度起伏的原因：晶体生长速率的微起伏，造成了晶体中杂质浓度的起伏
• 消除一般性杂质条纹的办法：
  • 掺杂单晶在一定温度下退火，使一部份浓度较高的杂质条纹衰减
  • 中子嬗变掺杂生长N型硅或P型锗
  • 强磁场中拉单晶或无重力下拉晶体

四、界面稳定性和组分过冷#

• 界面稳定性的影响因素
  • 温度梯度
  • 浓度梯度

一、半导体单晶材料中的位错的来源#

• 位错遗传：籽晶或衬底含有位错且位错露头在生长面上，位错线不能在晶体内部中断，随晶体生长而延伸
• 应力引入位错:
  1. 晶体生长过程：过大的温度梯度、急冷急热
  2. 晶体加工过程中引入二次缺陷

二、拉制无位错单晶工艺(注意)#

1. 正确地选择籽晶晶向和制备籽晶
   1. 选择籽晶：表面光洁、没有系属结构
   2. 籽晶晶向：生长方向与{111}面最小夹角最大
2. 采用合适的拉晶工艺
   1. 籽晶预热：防止热应力产生和使位错增殖
   2. 缩颈：将籽晶延伸和引晶时由热应力增加的位错排除
   3. 等径生长：防止机械振动造成机械应力；防止温度和拉速过大的波动造成热应力
   4. 收尾：缓慢升温同时放慢拉速，使晶体逐渐变细，避免较大的热冲击