半导体单晶热处理的温度要求和目的

①热处理温度要求：650±5℃；

②热处理目的：还原直拉单晶硅片真实电阻率；

1、热处理后电阻率会有什么变化

由于氧是在大约1400℃引入硅单晶的，所以在一般器件制造过程的温度范围（≤1200℃），以间隙态存在的氧是处于过饱和状态的，这些氧杂质在器件工艺的热循环过程中由于固溶度的降低会产生氧沉淀。一般而言，氧浓度越高，氧沉淀越易成核生长，形成的氧沉淀也就越多。反之，氧沉淀就越少。尤其是当氧浓度小于一定值时（＜5×1017个/厘米3），几乎就观察不到氧沉淀的形成。

2、热处理的几个温度区间概念：

热施主：350-550℃，代表温度450℃.

450℃热处理后（或同等效果，如单晶在炉子里的冷却），可观察到N型样品的电阻率下降而P型样品的电阻率增高，有如引入一定数量的施主现象一样。这是由于在此温度下，溶解的氧原子迅速形成络合物（SiO4）所引起的热生施主，其电阻率与硅中氧含量的四次方成反比。

新施主：550-800℃，代表温度650℃.

650℃热处理，在迅速冷却的条件下（即迅速跨过450℃），可消除热生施主。即我们可观察到N型样品电阻率恢复高；P型样品电阻率恢复低。

沉淀：800-1200℃，代表温度1050℃

1050℃热处理，会带来氧沉淀，且因沉淀诱生层错等缺陷。

还原：＞1200℃

＞1200℃热处理，氧恢复到间隙态。

美国半导体清洗标准。对切割出来的硅片进行打磨、抛光。硅片的表面会有很多大小不一的、各种各样的颗粒，包括金属沫、油污等。这些颗粒是要清洗的内容。

1、加热。假设室温20℃的情况下，用加热器将清洗溶液的温度加热到80℃，这样酸碱在高温下能加快反应，得到更好的清洗效果。

2、使用超声波产生气泡，同样能够达到吸取硅片表面杂质的目的。这种情况是在温度要求不能太高的情况下使用的。

3、震动。为了让杂质不会粘贴在硅片表面上，采用一种晃动的方式，让装有硅片的篮子在清洗溶液中充分接触溶液，增加摩擦，有效去污。

大概200%左右，热机效率并不高，要做好冷端的散热才能有比较高的效率。如果大功率应用不如压缩机方式的热机能效好。

制冷片的原理是帕尔贴效应，电能一部分用来转移热量，另一部分产生焦耳热，所以制冷片产生的热量一部分来自电能另一部分来自冷端被吸走的热量，所以它的制冷效率只有50%~ 60%，制热效率大于100%。

半导体制冷片的危害和优点

1、半导体制冷片热惯性非常小,制冷制热时间很快,在热端散热良好冷端空载的情况下, 通电不到一分钟,制冷片就能达到最大温差。

2、半导体制冷片的反向使用就是温差发电,半导体制冷片一般适用于中低温区发电。

3、半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小,但组合成电堆,用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话, 功率就可以做的很大, 因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围。

优点

1、不需要任何制冷剂 ,可连续工作,没有污染源没有旋转部件,不会产生回转效应,没有滑动部件是一种固体片件,工作时没有震动、噪音、寿命长,安装容易。

2、半导体制冷片具有两种功能,既能制冷,又能加热,制冷效率一般不高,但制热效率很高,永远大于 1。因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。

3、半导体制冷片是电流换能型片件,通过输入电流的控制,可实现高精度的温度控制,再加上温度检测和控制手段,很容易实现遥控、程控、计算机控制,便于组成自动控制系统。

4、半导体制冷片的温差范围,从正温 90℃到负温度 130℃都可以实现。

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