热预处理对中子辐照直拉硅中热施主的影响

对快中子辐照的直拉硅分别进行了650 ℃和120 ℃快速(RTP)预热处理.450 ℃下不同时间热处理激发热施主,通过四探针测量电阻率和载流子浓度的变化规律,应用傅里叶红外光谱(FTIR)测量间隙氧含量的变化.实验表明经650 ℃预热处理,使辐照样品热施主的形成受到了抑制;Ar气氛RTP预处理条件下,随辐照剂量的增加热施主形成的总量会不断下降.N2气氛RTP预处理,使未辐照样品的热施主形成被抑制,气氛对辐照样品热施主的形成没有明显的影响.     

热预处理对中子辐照直拉硅中热施主的影响

对快中子辐照的直拉硅分别进行了650 ℃和120 ℃快速(RTP)预热处理.450 ℃下不同时间热处理激发热施主,通过四探针测量电阻率和载流子浓度的变化规律,应用傅里叶红外光谱(FTIR)测量间隙氧含量的变化.实验表明经650 ℃预热处理,使辐照样品热施主的形成受到了抑制;Ar气氛RTP预处理条件下,随辐照剂量的增加热施主形成的总量会不断下降.N2气氛RTP预处理,使未辐照样品的热施主形成被抑制,气氛对辐照样品热施主的形成没有明显的影响.     

NTDCZSi中辐照施主的研究

本文对中子嬗变掺杂直拉硅(NTDCZSi)中辐照施主(ID)的退火行为和性质进行了研究,并探讨了不同中子辐照剂量和氧、碳含量对辐照施主形成的影响。首次报道了低于750℃热处理所产生的施主平台现象,并分别利用低温Hall测量和透射电镜对其进行了研究。结果表明,ID在禁带中产生～20meV的浅施主能级,其电活性起源于硅和二氧化硅沉淀的界面态。     

硅中碳含量对缺陷成核的影响

本文研究了直拉硅单晶的氧内吸杂(IG)工艺中,单晶的碳含量对缺陷形成的影响.实验表明,碳含量较高的硅片虽然在750℃热处理时,氧的沉淀速率较高,但是经IG处理后,硅片体内仅观条到较少的缺陷.本文详细地研究了导致上述现象的原因,指出碳含量较高的硅片,在750℃处理时氧、碳同时沉淀,并以C-O复合体的形式存在.但是该类氧沉淀在高于900℃,将因分解而消失,因此对IG 硅片中缺陷的形成没有贡献.本文提供了有关实验结果,指出450℃下形成的SiO_x复合团,是IG硅片体内缺陷的主要成核部位.碳含量对低温形成SiO_x复合团的抑制作用,是高碳含量硅片在IG处理中,仅形成较少缺陷的直接原因.     

NTDCZSi中辐照缺陷的电镜观察

利用硅中固有杂质与缺陷的相互作用来改善硅片质量以适应硅器件日趋严格的技术要求,逐步形成了目前的“缺陷工程”的内容,而将直拉硅(czsi)进行中子嬗变掺杂(NTD)不仅解决了掺杂的均匀性问题,且因大剂量中子辐照在czsi中引入大量的辐照缺陷并与czsi中氧等杂质的相互作用为缺陷工程增添了新的内容,最近的研究表明,中子辐照能强烈地抑制硅片表面缺陷,促进了硅中氧沉淀,并使czsi中氧沉淀定量控制,定域分布,定型转化。从而可改善器件质量,使器件成品率大大提高,因此对NTDCZSi中辐照缺陷的性质,结构及与硅中杂质的相互作用的研究,无疑对解释NTDCZSi中其它实验事实,对改善VLSI器件的材料性能都会具有十分重要的意义。     

高压热处理对氧沉淀低温形核的影响

研究了外加高压(1GPa)下对450℃热处理硅片中氧沉淀行为的影响.透射电镜观察表明相对于大气压下热处理的样品,高压处理的样品会产生密度更高、尺寸更小的氧沉淀,表明高压有利于小直径氧沉淀的生成.电学性能测试表明,高压下处理的样品其热施主生成浓度和生成速率远远高于常压下处理的样品,这表明热施主与低温热处理过程中生成的高浓度氧沉淀核心有密切的关系.     

高压热处理对氧沉淀低温形核的影响

研究了外加高压(1GPa)下对450℃热处理硅片中氧沉淀行为的影响.透射电镜观察表明相对于大气压下热处理的样品,高压处理的样品会产生密度更高、尺寸更小的氧沉淀,表明高压有利于小直径氧沉淀的生成.电学性能测试表明,高压下处理的样品其热施主生成浓度和生成速率远远高于常压下处理的样品,这表明热施主与低温热处理过程中生成的高浓度氧沉淀核心有密切的关系.     

高温快速热处理对硅中热施主的影响

研究了不同气氛(N2、O2、Ar)下高温快速热处理(RTP)对热施主形成和消除特性的影响.研究发现无论在何种气氛下进行高温RTP,对热施主的形成均无影响.扩展电阻的分析结果表明,热施主在硅片纵向的分布是均匀的.根据高温RTP后硅片的空位特征,认为点缺陷对热施主的形成特性无影响.同时研究了高温RTP预处理对热施主消除特性的影响,发现氧气和氩气高温RTP的样品其生成的热施主经过650℃退火即可消除,和普通的热施主消除特性相同.而N2气氛下高温RTP的样品,650℃退火后仍有部分施主存在,经950℃退火才能彻底消除,这可能是由于RTP处理中发生氮的内扩散,在后续热处理中形成氮氧复合体浅施主中心所致.     

锗对重掺硼直拉硅中氧沉淀的影响

通过单步长时间退火(650～1150℃/64h)和低高两步退火(650℃/16h+1000℃/16h和800℃/4～128h+1000℃/16h),研究锗对重掺硼硅(HB-Si)中氧沉淀的影响.实验结果表明,经过退火后,掺锗的重掺硼硅中与氧沉淀相关的体微缺陷密度要远远低于一般的重掺硼硅,这表明锗的掺人抑制了重掺硼硅中氧沉淀的生成,并对相关的机制做了初步探讨.     

锗对重掺硼直拉硅中氧沉淀的影响

通过单步长时间退火(650～1150℃/64h)和低高两步退火(650℃/16h 1000℃/16h和800℃/4～128h 1000℃/16h),研究锗对重掺硼硅(HB-Si)中氧沉淀的影响.实验结果表明,经过退火后,掺锗的重掺硼硅中与氧沉淀相关的体微缺陷密度要远远低于一般的重掺硼硅,这表明锗的掺人抑制了重掺硼硅中氧沉淀的生成,并对相关的机制做了初步探讨.     

Effect of Nickel Contamination on Formation of Denuded Zone in Czochralski Silicon

研究了过渡族金属镍在快速热处理作用下对直拉单晶硅中洁净区形成的影响.实验结果发现:硅中魔幻洁净区(MDZ)形成后,氧沉淀及其诱生缺陷能有效地吸杂金属镍;而沾污金属镍的硅中,随后的快速热处理工艺不能形成MDZ,硅片近表面出现大量沉淀.采用传统的内吸杂工艺,镍沾污的次序对洁净区的形成没有影响.实验表明由于硅片表面形成的镍硅化合物的晶格常数比硅小,所以在硅片近表面产生高浓度的空位,导致近表面的氧依然能够在MDZ工艺中形成沉淀.     

单晶硅中过渡族金属镍对洁净区形成的影响

研究了过渡族金属镍在快速热处理作用下对直拉单晶硅中洁净区形成的影响.实验结果发现:硅中魔幻洁净区(MDZ)形成后,氧沉淀及其诱生缺陷能有效地吸杂金属镍;而沾污金属镍的硅中,随后的快速热处理工艺不能形成MDZ,硅片近表面出现大量沉淀.采用传统的内吸杂工艺,镍沾污的次序对洁净区的形成没有影响.实验表明由于硅片表面形成的镍硅化合物的晶格常数比硅小,所以在硅片近表面产生高浓度的空位,导致近表面的氧依然能够在MDZ工艺中形成沉淀.     

CZNTD Si中氧碳对缺陷-杂质复合体行为的影响

本文研究了CZNTD Si中氧碳和缺陷-杂质复合体的热处理行为.分析了辐照和退火中的氧碳沉淀、缺陷-杂质复合体的形成、演变与施主的关系.确定了辐照施主是很少的,而主要是退火中形成的新施主,并且碳对这种施主起着强烈的促进作用.     

p型含氮CZ—Si单晶的退火性质

本文报道了在不同热处理条件下P型含氮CZ-Si单晶材料的退火性质。实验表明:400℃及1100℃温度的退火处理都会在含氮CZ-Si单晶中产生新的施主态。400℃退火时产生的施主态会在高温(T>600℃)退火时迅速消灭,它与单晶中N-O复合体的生成和生长机制有关;1100℃退火时产生的施主态则与材料中的氮沉淀有关。     

氮对重掺锑直拉硅中氧沉淀的影响

通过在不同条件下退火,研究氮杂质对重掺锑硅(HSb-Si)中氧沉淀的影响.实验结果表明,在高温单步退火(1000～1150℃)和低高两步退火(650℃+1050℃)后,掺氮HSb-Si中与氧沉淀相关的体微缺陷的密度都要远远高于一般的HSb-Si.这说明在HSb-Si中,氮能分别在高温和低温下促进氧沉淀的生成.因此,可以认为与轻掺直拉硅一样,在HSb-Si中,氮氧复合体同样能够生成,因而促进了氧沉淀的形核.实验结果还表明氮的掺入不影响HSb硅中氧沉淀的延迟行为.     

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h) 1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.     

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h)+1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.     

直拉硅单晶中氮关新施主的研究

研究了微氮硅单晶在６００～９００℃温区的新施主形成特性，发现氧、氮杂质对新施主有重要影响．明确提出含氮直拉硅中存在不同于传统新施主的以氮硅氧复合体为成核中心的新型氮关新施主ＮＮＤ，其热处理行为类似于普通新施主，但形成特性受氮杂质的较大影响．对其形成机制也作了初步探讨     

高温快速热处理对氧沉淀消融的作用

通过对已经过两步(低-高)退火的大直径直拉硅单晶片进行高温快速热处理,研究硅中氧沉淀被高温快速热处理消融的情况.研究证实:高温快速热处理可以显著地消融氧沉淀,氧沉淀消融的决定性因素是热处理温度.另外,讨论了快速热处理消融氧沉淀的物理机制.     

高温快速热处理对氧沉淀消融的作用

通过对已经过两步(低-高)退火的大直径直拉硅单晶片进行高温快速热处理,研究硅中氧沉淀被高温快速热处理消融的情况.研究证实:高温快速热处理可以显著地消融氧沉淀,氧沉淀消融的决定性因素是热处理温度.另外,讨论了快速热处理消融氧沉淀的物理机制.