快速熱處理對(duì)摻鍺直拉單晶硅的影響.pdf

1、集成電路特征線寬的不斷減小對(duì)直拉單晶硅片中的缺陷控制和內(nèi)吸雜技術(shù)提出了愈來愈高的要求。隨著磁控拉晶技術(shù)的應(yīng)用,硅中的氧含量越來越低。同時(shí)現(xiàn)在的集成電路多應(yīng)用超淺結(jié),其制造工藝的熱預(yù)算顯著降低,這兩方面多不利用硅片中的氧沉淀的形成,從而使傳統(tǒng)的內(nèi)吸雜工藝受到了挑戰(zhàn)。另一方面,由于單晶硅片直徑的變大,集成電路工藝對(duì)硅片的機(jī)械強(qiáng)度提出了更高的要求。在這種情況下,摻鍺直拉單晶硅由于其優(yōu)異的性能以及基于快速熱處理(RTA)引入大量空位的魔幻潔凈區(qū)

2、工藝受到越來越多的關(guān)注。但到目前為止,快速熱處理對(duì)摻鍺直拉單晶硅片的影響的研究還很少,對(duì)其影響機(jī)理尚不清楚。
　　 本文系統(tǒng)的研究了快速熱處理對(duì)摻鍺直拉單晶硅的少子壽命以及氧沉淀行為的影響。其主要結(jié)果如下:
　　 (1)研究了快速熱處理對(duì)微量摻鍺直拉單晶硅的少子壽命的影響。研究發(fā)現(xiàn)快速熱處理會(huì)明顯降低摻鍺直拉單晶硅中的少子壽命,并隨著熱處理溫度的上升,少子壽命快速下降。通過研究發(fā)現(xiàn),這種現(xiàn)象與快速熱處理時(shí)的光照和高溫?zé)崽?/p>

3、理是引入的缺陷有關(guān)。
　　 (2)研究了空位對(duì)摻鍺直拉單晶硅氧沉淀行為的影響。研究發(fā)現(xiàn),在空位大量存在時(shí),硅片的最佳形核溫度為750℃-850℃。當(dāng)形核溫度低于750℃或高于1050℃時(shí),鍺可以促進(jìn)硅片中的氧沉淀的生成,當(dāng)形核溫度在850℃-950℃時(shí),鍺反而抑制了氧沉淀的形核。我們認(rèn)為這與GCZ硅片中V-O復(fù)合體和鍺雜質(zhì)的反應(yīng)有關(guān),通過研究進(jìn)一步揭示了空位影響摻鍺單晶硅中氧沉淀行為的機(jī)理。同時(shí)實(shí)驗(yàn)表明相比與低-高兩步熱處理,線

4、性升溫和高溫?zé)崽幚斫Y(jié)合產(chǎn)生的氧沉淀量更多。
　　 (3)研究了快速熱處理?xiàng)l件對(duì)摻鍺直拉硅內(nèi)吸雜的影響。研究表明,在1200℃以上進(jìn)行快速熱處理時(shí),硅片具有較高的體缺陷密度和一定的潔凈區(qū)寬度。在氮?dú)鈿夥障绿幚頃r(shí),由于會(huì)向硅片體內(nèi)注入大量的空位,使得硅片近表面無潔凈區(qū)產(chǎn)生,不適用于內(nèi)吸雜。
　　 (4)研究了常規(guī)熱處理方式和快速熱處理方式對(duì)重?fù)芥N外延硅片的內(nèi)吸雜的影響。研究發(fā)現(xiàn),重?fù)焦杵?00℃/4h+1000℃/16h退