区熔硅单晶的微缺陷研究

冯旭 郑万超 杨洪星 张伟才

摘要：由于区熔硅单晶在高频大功率电力电子器件、探测器等领域的应用，人们对区熔硅单晶内微缺陷进行了深入研究。在区熔硅单晶内，微缺陷主要分为A类微缺陷、B类微缺陷、C类微缺陷和D类微缺陷四种。这四种微缺陷主要受到温度、生长速率、杂质和氢元素的影响，且微缺陷的形成机制分为空位类机制和间隙类机制两种。

关键词：区熔硅;微缺陷;温度;氢

1 引言

由于硅具有良好的半导体电学性质、较大的导热率和稳定的化学性质，硅被人们应用于太阳能电池、集成电路和电力电子器件上。当前，单晶硅的生长方法主要为两种，即直拉法和悬浮区熔法（Floating zone method， FZ法）。对于FZ法，由于制备过程中硅熔体不与石英坩埚接触，FZ硅单晶内不会引入容器中的杂质。因此，FZ硅单晶具有高纯度、高寿命的特点，从而在探测器、高功率器件领域被广泛应用。可是，FZ法制备硅单晶具有3个明显的缺点：（1）大直径FZ硅单晶的制备非常困难且机械强度较差;（2） FZ硅单晶的径向电阻率分布不均;（3） FZ法制备硅单晶所使用的多晶硅原料价格昂贵。

尽管FZ硅单晶具有以上3个缺点，但是当今探测器、高功率器件领域对高纯度、大尺寸FZ硅片的需求迫使人们对FZ硅单晶的制备参数、物理性质进行了深入研究[1]，以优化生产工艺得到高纯度、大尺寸FZ硅片。

2.微缺陷

2.1 微缺陷种类

众所周知，FZ硅单晶中存在结构微缺陷。根据结构微缺陷大小和分布情况，结构微缺陷可以分为四种[2]：（1） A类微缺陷。……