碳雜質(zhì)對含氮直拉單晶硅中氧相關(guān)缺陷的影響.pdf

1、分類號：TN304.1+2 單位代碼： 10335 學(xué) 號：21426087 碩士學(xué)位論文 中文論文題目 中文論文題目 ：碳雜質(zhì)對含氮直拉單晶 雜質(zhì)對含氮直拉單晶硅中氧相關(guān)缺陷的 中氧相關(guān)缺陷的影響 影響 英文論文題目 英文論文題目：The he Study Study of of effect of carbon impurity on effect of c

2、arbon impurity on oxygen oxygen-related defects in related defects in Czochralski (C Czochralski (Cz) ) silicon silicon 申請人姓名： 周軍委 指導(dǎo)教師： 馬向陽 教授 楊德仁 教授 田達(dá)晰 高級工程師 專業(yè)名稱： 材

3、料物理與化學(xué) 研究方向： 元素半導(dǎo)體 硅 所在學(xué)院： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 論文提交日期 論文提交日期 2017 年 5 月 5 日 摘要 I 摘要 摘要 近十年來， 摻氮直拉硅片由于具有更高的機(jī)械強(qiáng)度、 更好的內(nèi)吸雜性能以及更易消除空洞型缺陷等優(yōu)點(diǎn)而日益成為集成電路廣泛使用的高端材料。 碳雜質(zhì)的引入是直拉硅單晶生長過程中無法避免的， 只能通過恰當(dāng)?shù)墓に嚳刂破錆舛取?本文研究了

4、較高濃度的碳雜質(zhì)對摻氮直拉硅片的氮-氧復(fù)合體淺熱施主 （N-O STDs） 、氧沉淀和氧熱施主形成的影響，取得如下主要結(jié)果： 1. 研究了碳雜質(zhì)對 NCz 硅片在 650 ℃熱處理時(shí) N-O STDs 形成的影響。當(dāng)碳濃度較低時(shí)（3.4×1016 cm-3） ，N-O STDs 的形成幾乎不受影響。當(dāng)碳濃度較高時(shí)（5.1×1016 cm-3） ，N-O STDs 的形成則受到顯著的抑制。對碳濃度較高的 NCz硅片而言

5、， 在 650 ℃熱處理時(shí)， 一部分自間隙氧原子被碳原子俘獲形成復(fù)合體，因此可供氮氧復(fù)合體形成的自間隙氧原子顯著減少，從而導(dǎo)致 N-O STDs 的形成受到抑制。另外一方面，碳原子和氮原子之間可能存在相互作用，這也部分抑制了 N-O STDs 的形成。 研究了 1250℃/60s 高溫快速熱處理對摻氮直拉硅片在 650 ℃熱處理時(shí) N-O STDs 形成的影響。對普通的摻氮直拉硅片（即：碳雜質(zhì)含量幾乎可以忽略）而言，N-O STDs 的

6、形成幾乎不受高溫快速熱處理的影響；而對于含碳量較高的摻氮硅片而言，高溫快速熱處理促進(jìn)了 N-O STDs 的形成。初步分析認(rèn)為： 高溫快速熱處理消除了碳和氮原子之間可能的相互作用， 釋放出的氮原子可以參與至 N-O STDs 的形成。高溫快速熱處理也打散了含碳量較高的摻氮硅片樣品中尺寸較小的氧沉淀， 從而提高間隙氧原子的數(shù)量， 促進(jìn) N-O STDs 的形成。 2. 研究了碳雜質(zhì)對摻氮直拉硅片在低-高兩步熱處理中氧沉淀行為的影響。無論是

7、在氧沉淀形核時(shí)間不同還是在氧沉淀長大時(shí)間不同的情況下， 碳雜質(zhì)都會(huì)促進(jìn)氧沉淀的形成。分析指出：一方面碳和氧原子間相互作用形成的 C-O 復(fù)合體可以作為氧沉淀異質(zhì)形核的前驅(qū)體，降低了氧沉淀形核的勢壘；另一方面，替代位碳原子周圍的硅晶格處于拉伸狀態(tài)， 有利于氧沉淀形核過程中所產(chǎn)生的壓應(yīng)力的釋放。當(dāng)在低-高兩步熱處理前預(yù)置 1250℃/60s 高溫快速熱處理時(shí)，碳對摻氮直拉硅片氧沉淀的促進(jìn)作用更加顯著， 這是由于碳促進(jìn)了可作為氧沉淀形核前驅(qū)體