p型微氮直拉硅中氧施主的电学特性

研究了p型含氮以及不含氮直拉(CZ)硅中热施主(TD)以及氮氧(N-O)复合体的电学性质.硅片在350～850℃范围进行不同时间的退火后,利用四探针和通过室温傅里叶红外光谱(FTIR)分别测量其载流子浓度和间隙氧浓度的变化.实验结果表明:p型含氮直拉硅(NCZ)中热施主的电学特性基本与n型NCZ硅相同,但N-O复合体的消除温度明显低于n型NCZ硅,这是由于p型NCZ硅中硼促进了N-O复合体的消除.     

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     

硅中的氮氧复合物及其施主行为

含氮ＣＺ硅的电学性能完全有别于含氮的ＦＺ硅和无氮的ＣＺ硅,研究表明,含氮ＣＺ硅能形成一种与氮有关的新施主,它随氮氧复合物的形成而形成,随氮氧复合物的消失而消失．文章进一步研究了氮—新施主的结构模型,并对氮—新施主的形成和消除与热处理条件的关系进行了探讨．     

大直径直拉硅中氮对原生氧沉淀的影响

研究了在大直径直拉硅单晶中掺氮 (N )对原生氧沉淀的影响 .通过高温一步退火 (10 5 0℃ )和低 -高温两步退火 (80 0℃ +10 5 0℃ )发现在掺 N直拉 (NCZ)硅中氧沉淀的行为与一般直拉 (CZ)硅是大不相同的 ,经过高温一步退火后 ,在氧化诱生层错环 (OSF- ring)区氧沉淀的量要小于空洞型缺陷 (voids)区 ,而经过低 -高温两步退火后 ,OSF-ring区的氧沉淀量要远远大于 voids区 .由此可得 ,在晶体生长过程中 ,N通过改变硅晶体中空位的浓度及其分布从而改变原生氧沉淀的尺寸和分布 .并在此基础上讨论了在大直径 NCZ硅中掺 N影响原生氧沉淀的机理 .     

大直径直拉硅中氮对原生氧沉淀的影响

研究了在大直径直拉硅单晶中掺氮(N)对原生氧沉淀的影响.通过高温一步退火(1050℃)和低-高温两步退火(800℃+1050℃)发现在掺N直拉(NCZ)硅中氧沉淀的行为与一般直拉(CZ)硅是大不相同的,经过高温一步退火后,在氧化诱生层错环(OSF-ring)区氧沉淀的量要小于空洞型缺陷(voids)区,而经过低-高温两步退火后,OSF-ring区的氧沉淀量要远远大于voids区.由此可得,在晶体生长过程中,N通过改变硅晶体中空位的浓度及其分布从而改变原生氧沉淀的尺寸和分布.并在此基础上讨论了在大直径NCZ硅中掺N影响原生氧沉淀的机理.     

含氮直拉硅中复合浅施主的光热电离光谱研究

报道N型含氮直拉硅单晶的光热电离光谱(PTIS)除观察到P的谱线系列外,还观察到三个与氮、氧有关的复合型浅施主中心D(N-O)的谱线系,首次报道了它们3p_±以上的谱线位置,并精确测定了其电离能为36.16meV、36.41meV和37.37meV。变温分析表明,它们不是源于同一化学中心的基态分裂,而是独立的复合施主中心。     

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.     

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。     

微氮硅中热施主和浅热施主的低温远红外研究

利用低温（８Ｋ）远红外吸收技术，研究了硅单晶中氮杂质对热施主及浅热施主形成的影响，指出氮原子有抑制硅中热施主形成的能力，而微氮硅中的浅热施主和氧－氮复合体直接相关。     

非掺及掺铁磷化铟中的残留施主缺陷

用辉光放电质谱(GDMS)测量了原生液封直拉(LEC)磷化铟(InP)的杂质含量.利用霍尔效应测到的非掺LEC-InP的自由电子浓度明显高于净施主杂质的浓度.在非掺和掺铁InP中都可以用红外吸收谱测到浓度很高的一个氢-铟空位复合体施主缺陷.这个施主的浓度随着电离的铁受主Fe2+浓度的增加而增加.这些结果表明半绝缘体中氢-铟空位复合体施主缺陷的存在对铁掺杂浓度和电学补偿都有重要影响.     

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.     

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 .     

用三点弯方法研究微氮硅单晶机械强度

通过三点弯方法研究普通和微氮硅单晶在室温下的机械强度 ,以及它们的高温抗弯强度 .实验发现 ,由于氮的掺入 ,硅片室温下的机械强度有明显的改善 ,同时证实了高温下氮对位错的钉扎作用 ;研究还指出 ,硅片表面状态和晶向对室温时机械强度也存在影响 .对室温下氮杂质增强机械强度的可能机理进行了探讨     

大直径直拉硅片的快速热处理

主要研究了快速热处理( RTP)对大直径直拉( CZ)硅片的清洁区( DZ)和氧沉淀的影响.通过在Ar、N2 、O2 三种不同气氛中,在不同温度下RTP发现在大直径CZ硅片中氧沉淀的行为及DZ的宽度与RTP的温度、气氛有很大关系.在实验的基础上,讨论了在大直径CZ硅中RTP对氧沉淀和DZ的影响机理.     

用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术

采用在阳极化反应时改变电流强度的办法 ,在高掺杂的 P型硅 (111)衬底上制备了具有不同多孔度的双层结构多孔硅层 .用超高真空电子束蒸发技术在多孔硅表面外延生长了一层高质量的单晶硅膜 .在室温下 ,该外延硅片同另一生长有热二氧化硅的硅片键合在一起 ,在随后的热处理过程中 ,键合对可在多孔硅处裂开 ,从而使外延的单晶硅膜转移到具有二氧化硅的衬底上以形成 SOI结构 .扫描电镜、剖面投射电镜、扩展电阻和霍尔测试表明 SOI样品具有较好的结构和电学性能     

Formation of thermal donors in SIMOX material

Thermal oxygen donor generation in SIMOX material formed in Czochralski (CZ) and oxygen free float zone (FZ) silicon was investigated by Hall and photoluminescence techniques. It was determined that residual interstitial oxygen was introduced to silicon by the SIMOX buried oxide formation process thus increasing the possibility of thermal donor creation. Significantly, thermal donor generation was identified and localized to the top silicon region in FZ material. The detected concentration of residual oxygen was on the order of 5 × 10¹³ cm^-3 and is negligible when compared to the intrinsic oxygen concentration of the starting CZ bulk material.     

直拉单晶硅中氧沉淀的高温消融和再生长

重点研究了直拉(CZ)硅中氧沉淀在快速热处理(RTP)和常规炉退火过程中的高温消融以及再生长行为.实验发现,RTP是一种快速消融氧沉淀的有效方式,比常规炉退火消融氧沉淀更加显著.硅片经RTP消融处理后,在氧沉淀再生长退火过程中,硅中体微缺陷(BMD)的密度显著增加,BMD的平均尺寸略有增加;而经过常规炉退火消融处理后,在后续退火过程中,BMD的密度变化不大,但BMD的尺寸明显增大.氧沉淀消融处理后,后续退火的温度越高,氧沉淀的再生长越快.     

Extrinsic photoconductivity in platinum-doped silicon

Both n- and p-type silicon have been doped with platinum and characterised by measurement of carrier concentration profile, resistivity/temperature, Hall mobility and conductivity measurements. It is concluded that photoconductivity is limited by recombination at uncompensated platinum centres in heavily doped material, and at 100 K by trapping at shallow levels.     

用于制备SOI材料的基于硅片键合和双层多孔硅剥离的薄外延硅膜转移技术

采用在阳极化反应时改变电流强度的办法,在高掺杂的P型硅(111)衬底上制备了具有不同多孔度的双层结构多孔硅层.用超高真空电子束蒸发技术在多孔硅表面外延生长了一层高质量的单晶硅膜.在室温下,该外延硅片同另一生长有热二氧化硅的硅片键合在一起,在随后的热处理过程中,键合对可在多孔硅处裂开,从而使外延的单晶硅膜转移到具有二氧化硅的衬底上以形成SOI结构.扫描电镜、剖面投射电镜、扩展电阻和霍尔测试表明SOI样品具有较好的结构和电学性能.