氮離子注入硅中氮及氮相關復合體的研究.pdf

1、氮雜質(zhì)對硅單晶的性質(zhì)有重要的影響，氮在硅中的性質(zhì)、存在形態(tài)以及和相關缺陷作用機理一直為人們所研究。本論文通過氮離子注入的方法在單晶硅中摻入氮雜質(zhì)，經(jīng)RTP(Rapidthermalprocessing，快速熱處理)處理后，利用FTIR(Fouriertransforminfraredspectroscopy，傅立葉變換紅外光譜)，SRP(SpreadingResistanceProfiles，擴展電阻)，DBS(Dopplerbroad

2、eningspectroscopy，正電子湮沒多普勒展寬能譜)等手段對注氮硅中氮—空位復合體，氮—氧復合體，以及氮對硅單晶的電學性能的影響進行了研究。下面是本論文研究工作的主要內(nèi)容，及其取得的主要成果： 1)利用FTIR對經(jīng)不同溫度的RTP處理的注氮硅片(CZ-Si和FZ-Si)進行分析，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)750℃～850℃的RTP處理后出現(xiàn)未曾報道的新的紅外吸收峰。根據(jù)這些紅外吸收峰的退火行為，對它們出現(xiàn)的原因做出了解釋。并且，根據(jù)前人

3、理論計算的結(jié)果進行了復合體結(jié)構(gòu)的建模，通過計算機模擬，驗證了在新出現(xiàn)的紅外吸收峰中有與N2V2復合體對應的吸收峰。 2)利用SRP研究了不同溫度RTP處理后的注氮硅片的電學性能的變化，結(jié)果表明隨著RTP溫度的升高，注氮的n-型硅片的近表面的擴展電阻不斷減小，即載流子濃度不斷的升高。由于替位態(tài)的氮在硅中是施主，因此認為隨著RTP退火溫度的升高，部分間隙位的氮不斷向替代位氮轉(zhuǎn)化，從而增加了硅中載流子的濃度。 3)利用DBS研

4、究了不同溫度的RTP處理后的注氮硅片中的空位濃度變化的情況。結(jié)果表明，隨著RTP溫度的升高，DBS中反映空位濃度變化的S參量不斷的下降，這說明注氮硅中空位的濃度隨著退火溫度的升高而不斷的降低。RTP溫度升高到850℃時空位濃度下降得最多。結(jié)合紅外光譜實驗的結(jié)果，我們認為隨著RTP溫度的升高，空位不斷地與氮原子相互作用而形成復合體。 4)利用FTIR研究了不同溫度的RTP退火后，氮和氧同時注入的n-型FZ-Si中氮氧復合體的變化情

5、況。FTIR結(jié)果表明，在450～850℃范圍內(nèi)，RTP溫度升高氮氧復合體的紅外吸收峰有先增強后減弱的趨勢。450～650℃范圍內(nèi)，氮氧復合體紅外吸收峰增強；RTP溫度為650℃時，氮氧復合體的紅外吸收峰最強；當RTP溫度升高到750℃時，氮氧復合體的紅外吸收峰消失。但在RTP溫度650℃～750℃的范圍內(nèi)，氮對相關的紅外吸收峰增強。氮氧復合體在RTP退火過程中消失后分解成間隙位的氮原子和氧原子。 5.將氮和氧同時注入n-型FZ-