CZ重掺锑硅单晶和锑和氧杂质

介绍了重掺锑硅单晶生长和应用中的主要特点，并对单晶生长过程中出现的关键问题，如锑的挥发，氧含量减少的原因进行了探讨并提出了一些解决办法。     

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.     

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(10 0 0～115 0℃)和低高两步退火(6 5 0℃+10 5 0℃)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.     

空位对普通和掺氮直拉硅单晶中氧沉淀形核的作用

研究了普通直拉(CZ)硅单晶和掺氮直拉(NCZ)硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理(RTP)后,再经600～1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为.研究表明,由RTP引入的空位在700～800℃间缓慢升温退火时对CZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著,而在800～900℃间缓慢升温退火时对NCZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著;在800以上,氮促进氧沉淀形核的作用比空位更强.此外,提出了适用于CZ和NCZ硅片的基于高温RTP和低温缓慢升温热处理的内吸杂工艺.     

空位对普通和掺氮直拉硅单晶中氧沉淀形核的作用

研究了普通直拉（CZ）硅单晶和掺氮直拉(NCZ)硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理（RTP）后,再经600~1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为. 研究表明,由RTP引入的空位在700~800℃间缓慢升温退火时对CZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著,而在800~900℃间缓慢升温退火时对NCZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著;在800℃以上,氮促进氧沉淀形核的作用比空位更强. 此外,提出了适用于CZ和NCZ硅片的基于高温RTP和低温缓慢升温热处理的内吸杂工艺.     

霍尔测试估计含氮直拉硅单晶中的氧施主

本文对含氮ＣＺ硅单晶中的氧施主进行了探讨，测试样品是６５０℃下处理的含氮ＣＺ硅单晶在７００℃的温度下继续热处理。通过变温霍尔测试发现，材料中除了热施主外，还存在一种浅施主能级。这种浅施主在６５０℃下不能完全消除，７００℃下继续处理浓度减少而引起电阻率上升。     

大直径CZ硅单晶的控氧技术

描述了拉晶条件和磁拉法对大直径ＣＺ硅单晶中氧的控制作用，并讨论了近期发展的ＣＣＺ法和ＬＦＣＺ法中与控氧相关的问题。     

重掺杂直拉硅单晶氧沉淀及其诱生二次缺陷

研究了重掺杂直拉硅单晶中掺杂元素硼、磷、砷、锑对氧沉淀及其诱生二次缺陷行为的影响 .实验结果表明 :重掺p型 (硼 )硅片氧沉淀被促进 ,氧沉淀密度高但无诱生二次缺陷 ;重掺n型 (磷、砷、锑 )硅片氧沉淀受抑制 ,氧沉淀密度低却诱生出层错 ;不同掺杂元素及浓度对重掺n型硅片氧沉淀抑制程度不同 ,并对氧沉淀诱生层错的形态产生影响 .讨论了重掺硅单晶中掺杂元素影响氧沉淀及其诱生二次缺陷的机理 ,并利用掺杂元素 本征点缺陷作用模型和原子半径效应模型对实验结果进行了解释 .     

直拉区熔联合法硅单晶生长技术研究

通过直拉工艺生长直径60 mm的N型100单晶,之后以该单晶作为原料,采用区熔工艺生长成50 mm(2英寸)N型111单晶,单晶的电阻率为2.71~5.35Ω·cm,少子寿命为500~750μs,氧碳含量均低于1×16 cm-3。实验表明,通过直拉工艺和区熔工艺联合方式研制的低阻硅单晶具有电阻率控制准确、氧碳含量低、工艺易于实施等特点。同时,对直拉区熔联合法生长单晶的技术特点进行了探讨。     

重掺杂直拉硅单晶氧沉淀及其诱生二次缺陷

研究了重掺杂直拉硅单晶中掺杂元素硼、磷、砷、锑对氧沉淀及其诱生二次缺陷行为的影响.实验结果表明:重掺p型(硼)硅片氧沉淀被促进,氧沉淀密度高但无诱生二次缺陷;重掺n型(磷、砷、锑)硅片氧沉淀受抑制,氧沉淀密度低却诱生出层错;不同掺杂元素及浓度对重掺n型硅片氧沉淀抑制程度不同,并对氧沉淀诱生层错的形态产生影响.讨论了重掺硅单晶中掺杂元素影响氧沉淀及其诱生二次缺陷的机理,并利用掺杂元素-本征点缺陷作用模型和原子半径效应模型对实验结果进行了解释.     

重掺杂直拉硅单晶氧化诱生缺陷的无铬腐蚀研究

采用无铬和含铬两种溶液共同腐蚀不同型号、不同掺杂剂和不同晶向的重掺单晶样品,研究如何更好地使用无铬腐蚀液显示重掺杂晶体氧化诱生缺陷.实验表明反应过程中温度控制在25～30℃,腐蚀液中适当增加缓冲溶剂,可以很好地控制表面腐蚀速度.实验还发现,对于<100>重掺样品,使用有搅拌的改良Dash无铬溶液显现的损伤缺陷密度低于有铬择优腐蚀液.而对于<111>重掺样品,未见明显差异.最后,探讨了在使用无铬溶液显示重掺Sb晶体缺陷时,缺陷难显现,而且密度低的原因.     

掺杂一维光子晶体的杂质态

阐述了无缺陷光子晶体与掺杂光子晶体的结构,用光学特征矩阵方法,通过数值模拟计算具体讨论了一维光子晶体的一个实例。计算结果表明,掺杂光子晶体的禁带出现了极窄的、高透射率的尖峰,即光子杂质态,类似于半导体材料中的杂质能级。杂质层的引入增宽了原来光子禁带的宽度,杂质态的特征与杂质层的光学厚度、折射率及在晶体中的位置等因素有关。     

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.     

高碳CZ硅中氧沉淀的两种成核长大机制

应用红外光谱、高分辨透射电镜研究了高碳CZ硅中的氧沉淀．实验表明：高碳样品中有两种成核长大机制形成的氧沉淀,一是多碳中心的异质成核长大的氧沉淀,碳原子同时参与氧沉淀的成核和长大,红外光谱上1230cm－1处无氧沉淀的特征峰,TEM观察这种氧沉淀是10～30nm高密度的球状小沉淀;另一种氧沉淀类似于低碳样品中均匀成核长大的氧沉淀,它在红外光谱上1230cm－1处有吸收峰,TEM观察这种氧沉淀是100～300nm各种形态的大沉淀．热处理条件不同可以改变两种机制相互竞争的优势,低于900℃的热处理以异质成核为主,而只有经过1200℃高温预处理破坏异质核心后,再在900℃以上热处理时,均匀成核长大的氧沉淀才会占优势．     

快速退火气氛对300mm CZ硅片吸杂效应和表面微观结构的影响

研究了N2和N2/NH3混合气两种不同气氛快速退火处理硅片对洁净区和氧沉淀分布的影响.研究发现:N2/NH3混合气氛处理的硅片在后序热处理中表层形成很薄的洁净区同时体内形成高密度的氧沉淀;而N2气氛处理的硅片的沽净区较厚、氧沉淀密度较低.但是两种气氛下延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.X射线光电子能谱和原子力显微镜扫描的结果显示N2/NH3混合气氛处理使表面出现了强烈的氮化反应,利用氮化反应町以解释快速退火气氛对洁净区分布的影响.     

快速退火气氛对300mm CZ硅片吸杂效应和表面微观结构的影响

研究了N2和N2/NH3混合气两种不同气氛快速退火处理硅片对洁净区和氧沉淀分布的影响.研究发现:N2/NH3混合气氛处理的硅片在后序热处理中表层形成很薄的洁净区同时体内形成高密度的氧沉淀;而N2气氛处理的硅片的沽净区较厚、氧沉淀密度较低.但是两种气氛下延长恒温时间都可以降低洁净区厚度,增加氧沉淀密度.X射线光电子能谱和原子力显微镜扫描的结果显示N2/NH3混合气氛处理使表面出现了强烈的氮化反应,利用氮化反应町以解释快速退火气氛对洁净区分布的影响.