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.     

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.     

重掺直拉硅对重金属Cr的内吸杂能力

研究了重掺硼(HB)、重掺砷(HAs)以及重掺锑(HSb)直拉(CZ)硅片对重金属Cr的内吸杂能力.将不同程度(～1012cm-2,～1014cm-2)沾污Cr的硅片在N2下进行常规的高-低-高三步退火,并由全反射X射线荧光光谱(TRXF)测量退火前后样品表面Cr的含量.结果表明在三种重掺硅中,HB硅片的内吸杂能力最强,HAs硅片次之,HSb硅片最低.     

重掺直拉硅对重金属Cr的内吸杂能力

研究了重掺硼( HB)、重掺砷( HAs)以及重掺锑( HSb)直拉( CZ)硅片对重金属Cr的内吸杂能力.将不同程度(～10 1 2 cm- 2 ,～10 1 4 cm- 2 )沾污Cr的硅片在N2 下进行常规的高-低-高三步退火,并由全反射X射线荧光光谱( TRXF)测量退火前后样品表面Cr的含量.结果表明在三种重掺硅中,HB硅片的内吸杂能力最强,HAs硅片次之,HSb硅片最低     

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶(锗浓度约为1019cm-3)切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺,生长了直径为60、50和40mm,掺锗量为0.1%和0.5%(锗硅重量比)的锗硅单晶.利用化学腐蚀-金相显微镜法、扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况.发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同,体内存在着较高密度的氧微沉淀.在晶体尾部,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集,出现了"组分过冷"现象,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长.晶体中高密度氧的微沉淀经过1250℃热处理1h后会溶解消失.     

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶(锗浓度约为1019cm-3)切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺,生长了直径为60、50和40mm,掺锗量为0.1%和0.5%(锗硅重量比)的锗硅单晶.利用化学腐蚀-金相显微镜法、扫描电子显微镜(SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况.发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同,体内存在着较高密度的氧微沉淀.在晶体尾部,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集,出现了"组分过冷"现象,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长.晶体中高密度氧的微沉淀经过1250℃热处理1h后会溶解消失.     

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.     

氮对直拉硅片中氧沉淀分布的影响

研究了氮在退火过程中对直拉硅片中的氧沉淀分布的影响.实验结果表明,三步退火后在掺氮硅片截面形成特殊的M形的氧沉淀密度分布,即表面形成没有氧沉淀的洁净区(DZ),体内靠近DZ区域形成高密度、小尺寸的氧沉淀,而在硅片的中心处形成低密度、大尺寸的氧沉淀.分析认为,由于在第一步高温退火过程中氮在硅片表面外扩散,同时在硅片体内促进氧沉淀,改变了间隙氧的分布,从而导致在随后的热处理过程中氧沉淀的特殊分布行为.     

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 .     

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.     

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.     

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.     

氮对直拉硅片中氧沉淀分布的影响

研究了氮在退火过程中对直拉硅片中的氧沉淀分布的影响.实验结果表明,三步退火后在掺氮硅片截面形成特殊的M形的氧沉淀密度分布,即表面形成没有氧沉淀的洁净区(DZ) ,体内靠近DZ区域形成高密度、小尺寸的氧沉淀,而在硅片的中心处形成低密度、大尺寸的氧沉淀.分析认为,由于在第一步高温退火过程中氮在硅片表面外扩散,同时在硅片体内促进氧沉淀,改变了间隙氧的分布,从而导致在随后的热处理过程中氧沉淀的特殊分布行为     

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．