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 .     

微氮硅单晶中的空洞型原生缺陷

研究了掺氮和不掺氮直拉硅单晶中,空洞型原生缺陷(voids)的分布行为和其退火性质.从两种晶体不同位置取样,观察与大尺寸voids相关的流水花样缺陷(FPD)沿晶体轴向的分布,然后在1050～1250℃下Ar气中退火不同时间.实验结果表明在掺氮直拉硅中与较大尺寸voids相关的FPD缺陷的密度大量减少,其体内这种FPD缺陷的退火行为与不掺氮直拉硅一样,在高温下才能被有效的消除.这表明在直拉硅中掺氮可以抑制大尺寸的voids的产生,而且掺氮硅中voids的内壁也有氧化膜存在.     

微氮硅单晶中的空洞型原生缺陷

研究了掺氮和不掺氮直拉硅单晶中,空洞型原生缺陷(voids)的分布行为和其退火性质.从两种晶体不同位置取样,观察与大尺寸voids相关的流水花样缺陷(FPD)沿晶体轴向的分布,然后在1050～1250℃下Ar气中退火不同时间.实验结果表明在掺氮直拉硅中与较大尺寸voids相关的FPD缺陷的密度大量减少,其体内这种FPD缺陷的退火行为与不掺氮直拉硅一样,在高温下才能被有效的消除.这表明在直拉硅中掺氮可以抑制大尺寸的voids的产生,而且掺氮硅中voids的内壁也有氧化膜存在.     

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.     

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.     

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.     

300mm掺氮直拉硅片的原生氧沉淀径向分布

采取从某一温度(600～1000℃)开始缓慢升温至高温(1150℃)并保温若干时间的方法,使得直拉Si片中大于起始温度对应的氧沉淀临界尺寸的那一部分原生氧沉淀得以长大,然后通过傅里叶红外光谱测量氧浓度变化以及利用扫描红外显微术测量氧沉淀密度.通过这样的方法,定性地研究了300mm掺N直拉Si片的原生氧沉淀的径向分布.研究表明:氧沉淀异常区域(称为P区)的原生氧沉淀密度显著高于空位型缺陷区域(称为V区);此外,V区中的原生氧沉淀的尺寸分布是不连续的,表现为高温下形成的大尺寸原生氧沉淀和低温下形成的小尺寸氧沉淀,而P区中的原生氧沉淀的尺寸分布则是连续的.我们从直拉Si晶体生长过程中原生氧沉淀的形成机制出发,对上述结果做了定性的解释.     

300mm掺氮直拉硅片的原生氧沉淀径向分布

采取从某一温度(600～1000℃)开始缓慢升温至高温(1150℃)并保温若干时间的方法,使得直拉Si片中大于起始温度对应的氧沉淀临界尺寸的那一部分原生氧沉淀得以长大,然后通过傅里叶红外光谱测量氧浓度变化以及利用扫描红外显微术测量氧沉淀密度.通过这样的方法,定性地研究了300mm掺N直拉Si片的原生氧沉淀的径向分布.研究表明:氧沉淀异常区域(称为P区)的原生氧沉淀密度显著高于空位型缺陷区域(称为V区);此外,V区中的原生氧沉淀的尺寸分布是不连续的,表现为高温下形成的大尺寸原生氧沉淀和低温下形成的小尺寸氧沉淀,而P区中的原生氧沉淀的尺寸分布则是连续的.我们从直拉Si晶体生长过程中原生氧沉淀的形成机制出发,对上述结果做了定性的解释.     

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.