微氮硅单晶中氧沉淀

实验研究了微氮硅单晶在７００℃，１０５０℃单步退火及二步退火的氧沉淀，指出碳、氮杂质对低温退火生成的氧沉淀有明显促进作用，而对中温退火的氧沉淀基本没有影响，主要取决于原始氧浓度，实验还研究了低温预退火促进氧沉淀及氧沉淀延迟现象，探讨了碳氮杂质在氧沉淀中的作用。     

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     

微氮直拉硅单晶中氮杂质的施主行为

氮杂质在微氮直拉硅单晶中引入了不同于热施主（ＴＤ）和新施主（ＴＮＤ）的氮关施主（ＮＲＤ）（ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｒｅｌａｔｅｄｄｏｎｏｒ）．其形成于５００～９００℃，６００℃左右最为活跃．短时间热处理时，ＮＲＤ的形成与消除具有可回复性，并与氮—氮对的可逆变化──对应．随热处理时间的延长，可逆行为逐渐消失．硅中的氮最终固化于稳定的微沉淀态．     

气氛掺氮直拉硅单晶中氮关施主的光热电离光谱研究

以光热电离光谱方法指证了减压充氮气氛下生长的微氮直拉硅单晶中的氮关浅施主NRD（NitrogenRelatedDonor）．确认NRD的形成温区为300～800℃，900℃以上退火将被不可逆消除．指出NRD可能有N－O复合体和氧凝聚态浅施主两种形式，各有不同的热处理行为．     

微氮硅单晶中的热受主

本文研究了微氮硅单晶在经历不同温度热处理时电阻率的变化,发现在700℃以上退火时,n型微氮硅单晶的电阻率首先上升,随后逐渐下降,保持一稳定值,而p型微氮硅单晶的电阻率变化则相反.实验证明微氮硅单晶在 7 00℃以上退火时,产生了热受主(T A),其浓度可达 2 ×10~(14)个/cm~3,它的产生是氧氮杂质共同作用的结果,可能是一种硅中氮氧复合物.     

微氮硅单晶中氧沉滨

实验研究了微氮硅单晶在７００℃，１０５０℃单步退火及二步退火的氧沉淀，指出破、氮杂质对低温退火生成的氧沉淀有明显促进作用，而对中温退火的氧沉淀基本没有影响，主要取决于原始氧浓度．实验还研究了低温预退火促进氧沉淀及氧沉淀延迟现象，探讨了碳氮杂质在氧沉淀中的作用．     

微氮硅单晶热处理性质研究

实验对微氮硅单晶进行了不同温度、时间、时序的热处理研究，着重调查了硅晶体中氮杂质浓度在热处理时的变化．实验指出，热处理时氛浓度的下降取决于样品热历史，热处理温度及其它杂质的影响，实验发现微氮样品高温热处理时，氮浓度消失，低温再退火时氮浓度重新回升，以及碳杂质抑制氮浓度下降的新事实，并结合红外吸收光谱的研究，提出微氮硅单晶中存在稳定性不同的二种氧氮复合体的观点．     

高温退火硅单晶中氧和氮杂质性质

利用低温红外光谱技术（８Ｋ），研究了微氮硅单晶中氧和氮杂质在高温１３００℃退火时的性质，实验指出，在此高温退火时，硅单晶中的原生氮－氧复合体被逐渐分解，氮杂质以很高的扩散速率，迅速外扩散     

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。     

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。     

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.     

铁杂质对微氮硅中氧沉淀的影响

通过研究微氮掺铁硅单晶的氧沉淀行为，发现低温预处理有助于高温退火时的氧沉淀，且氮、铁杂质均对氧沉淀有明显促进作用．首次发现氮杂质部分抑制了铁对氧沉淀的促进作用．     

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。     

热处理硅中的新施主(Ⅰ)

本文研究了LSI常用的p型CZ硅单晶经700℃热处理后产生的新施主。它与经450℃热处理后产生的热施主相似,都与杂质氧有十分密切关系。但是,新施主又具有很不相同的热处理特性,它的生成率比热施主慢。经长时间(100小时)热处理后,新施主的最高浓度为10~(16)cm~(-3),而且杂质碳能促进新施主的产生。关于新施主产生的机理问题也进行了扼要讨论。     

热处理硅中的新施主(Ⅱ)

本文继续研究了LSI常用的p型CZ硅单晶经700℃热处理后产生的新施主。在n型样品中,同样观察到新施主,其性质与p型的相同,但生成率和浓度较p型的低。新施主与热施主有密切关系,在300～800℃间预热处理都可以促进新施主的产生,其中450℃预热处理的促进作用最大。大于800℃预热处理则减少新施主的产生。新施主比热施主稳定,经1050℃、30小时的热处理,浓度约为1.33×10~(15)cm~(-3)的新施主只消除了68％。本文还较详细地讨论了新施主的本质和产生机理。     

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.     

掺氮直拉硅单晶的研究和应用

掺氮直拉硅单晶是最早由我国实现产业化并系统研究的集成电路用基础材料，它具有容易消除微缺陷，低成本制备高质量内吸杂洁净区和增加机械强度等优点，这对大直径的现代集成电路用硅片尤其重要。经过10多年的研究和开发，掺氮直拉硅单晶的优越性能逐渐被国际硅产业界和集成电路产业界所接受，目前已经在国际硅工业界相当广泛地使用，成为国际上硅单晶的一个重要新品种。     

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6 5 0℃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,6 5 0℃退火后仍有部分施主存在,经95 0℃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     

掺入杂质级等价元素锗的CZSi晶体性能研究

直拉硅单晶中掺入等价元素锗可以有效地抑制氧施主，提高硅片机械强度，改善氧沉淀的状况。研究了锗的最低有效浓度并探讨了其机理。