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.     

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.     

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.     

掺锗CZSi中光致发光谱的研究

本文研究了掺有不同浓度锗的直拉硅在温度３５０℃－５５０℃等时退火后的光致发光谱。结果发现：杂质锗使硅材料的本征激光峰强的增加，ＰＬ谱随着锗浓度的增加，峰位向低能端移动，ＰＬ峰变宽。     

锗对CZSi中氧沉淀成核和沉淀形态的影响

CZSi中掺入等价元素锗 ,能影响低温退火时氧沉淀过饱和成核的成核速率与密度。在70 0℃退火时 ,抑制杆状氧沉淀的生成 ,在 90 0℃退火时 ,锗对氧沉淀的形态和长大几乎没有影响。实验表明 ,锗并不作为氧沉淀的成核中心 ,氧沉淀及其衍生的二次缺陷中也不包含锗。文中对锗影响氧沉淀的成核与形态进行了简要的讨论。     

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.     

CZSi中Ge增强氧外扩散现象

在退火处理时，Ｇｅ易与Ｓｉ中Ｏ形成易挥发的ＧｅＯ复合体，使硅片表面洁净区的形成受氧的外扩散和ＧｅＯ挥发两种因素制约。即从效果上看，Ｇｅ增强了氧的外扩散，有利于内吸附工艺的实现。     

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。     

Oxygen in Ge:Sn

The effect of doping with tin on the ν ₃ vibrational mode of oxygen in Ge has been studied. The appearance of three new series of absorption lines besides the ν ₃ oxygen vibration spectra was found. The spectrum structure in each series of lines found is similar to the ν ₃ oxygen spectrum structure in Ge. But unlike the ν ₃ mode, the fine structure due to rotational-vibrational interaction of the ν ₃ and ν ₂ modes is not observed and the spectrum structure remains up to temperatures of 130 K. The found three sets of absorption lines are ascribed to the ν ₃ vibration of interstitial oxygen disturbed by tin atoms located in the nearest environment. The assumption has been made that no rotation of oxygen around a Ge-Ge bond for a Ge-O-Ge quasimolecule disturbed by a neighbour Sn atom occurs.     

硅单晶生长中氩气流动对氧碳含量的影响

通过对 40 6 m m热场中氩气的流动方式及流速进行调整 ,得到了氧碳含量不同的硅单晶 ,并通过数值模拟计算将氩气流线图描绘出来 ,对实验结果进行了分析 ,得到了降低氧碳含量的最佳氩气流场分布     

硅单晶生长中氩气流动对氧碳含量的影响

通过对406mm热场中氩气的流动方式及流速进行调整,得到了氧碳含量不同的硅单晶,并通过数值模拟计算将氩气流线图描绘出来,对实验结果进行了分析,得到了降低氧碳含量的最佳氩气流场分布.     

复合式热屏对Φ200mm CZSi单晶生长速率和氧含量的影响

对Φ200mm太阳能CZSi单晶生长的传统热场进行了改进，施加了复合式热屏. 对改进前后热场温度梯度、单晶氧含量进行了实验分析，并对该系统的氩气流场进行了数值模拟. 研究了复合式热屏影响拉速和单晶氧含量的机理. 实验表明本文采用的复合式热屏和氩气流场可以提高拉速，降低硅单晶氧含量.     

原生直拉单晶硅中的铜沉淀规律席珍强

采用红外扫描仪、扫描电镜以及电子束诱生电流仪研究了不同温度和不同冷却速度下原生直拉单晶硅的铜沉淀规律. 红外扫描仪观察发现：只有在热处理温度高于800℃的样品中才能观察到铜沉淀团，表明在原生单晶硅中铜沉淀温度为800℃. 同时，红外扫描仪和电子束诱生电流谱仪照片显示，快冷（30K/s）时，形成高密度的小铜沉淀团；而慢冷（0.3K/s）导致低密度、巨大的星形铜沉淀团的形成. 实验还发现慢冷所形成的星形铜沉淀团对少数载流子具有更强的复合强度. 最后，讨论了原生直拉单晶硅中铜沉淀规律的机理.     

原生直拉单晶硅中的铜沉淀规律

采用红外扫描仪、扫描电镜以及电子束诱生电流仪研究了不同温度和不同冷却速度下原生直拉单晶硅的铜沉淀规律.红外扫描仪观察发现:只有在热处理温度高于800℃的样品中才能观察到铜沉淀团,表明在原生单晶硅中铜沉淀温度为800℃.同时,红外扫描仪和电子束诱生电流谱仪照片显示,快冷(30K/s)时,形成高密度的小铜沉淀团;而慢冷(O.3K/s)导致低密度、巨大的星形铜沉淀团的形成.实验还发现慢冷所形成的星形铜沉淀团对少数载流子具有更强的复合强度.最后,讨论了原生直拉单晶硅中铜沉淀规律的机理.