电子辐照对单晶硅性能影响的研究

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1、河北工业大学硕士学位论文电子辐照对单晶硅性能影响的研究摘要现代微电子器件生产的发展离不开硅材料，集成电路技术的不断更新对单晶硅提出了非常严格的要求。研究单晶硅的电子辐照效应、开发新的辐照吸杂工艺具有重要的理论意义和实用价值。本文利用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR，FourierTransformInfrared）、霍尔效应测试仪（Hall）以及化学腐蚀的方法研究了电子辐照引入的缺陷随退火温度变化及其热稳定性，探讨了辐照缺陷对单晶硅电学性能以及快速热处理技术对辐照单晶硅内吸杂性能影响，获得以下结果：电子辐照在单晶硅中引入VO，VO

2、2，CiOi和Oi2复合体。这些复合体会在禁带中引入受主能级，使载流子浓度下降。辐照剂量越大，引入的辐照缺陷浓度越m大，其中引入的VO复合体的浓度与（剂量）成正比，其中高氧和低氧单晶硅-1-1的m值分别为0.75和0.8。830cm红外吸收峰中存在一个较弱的伴生峰826cm（V2O），其强度与辐照剂量相关。这些复合体在700℃热处理时基本消除，载流子浓度恢复到辐照前的水平。VO2复合体的稳定性与温度有关，温度升高，稳*-1定性下降。在450℃附近，存在亚稳态结构的VO2缺陷。887cm峰中存在一个-1卫星峰884cm，被认为是[

3、VO2+V]缺陷。电子辐照单晶硅经快速热处理（RTP，RapidThermalProcessing）再进行高温一步热处理后，能够在体内形成清洁区（DZ，DenudedZone）和体缺陷（BMDs，bulkmicrodefects）。可以通过调节RTP预处理温度、降温速率、退火气氛等来控制DZ的宽度和氧沉淀的密度。RTP温度升高，DZ宽度变窄，BMD密度增大，层错尺寸变小；降温速度增大，DZ宽度变窄，BMD密度增大；在N2气氛下RTP比Ar气氛更能促进电子辐照硅单晶中氧沉淀的进程，且形成的DZ较窄，BMD密度较大，BMD尺寸增大且

4、结构较为复杂。关键字：电子辐照，单晶硅，辐照缺陷，氧沉淀，清洁区i电子辐照对单晶硅性能影响的研究EFFECTOFELECTRONIRRADIATIONONTHEPROPERTIESOFMONOCRYSTALLINESILICONABSTRACTWiththerapiddevelopmentofintegratedcircuits,therequirementsonsiliconmaterialsbecomeincreasinglystringent.Itisthemostimportantissueforthedevelopme

5、ntofsiliconmaterialstocontrolandeliminationofmicrodefectsinmonocrystallinesilicon.Inthispaper,theinfluencesofelectronirradiationontheelectricsperformanceandinternalgettering(IG)inmonocrystallinesiliconundervariousannealingprocessingconditionswereinvestigated.Defectso

6、fVO、VO2、Ci-OiandOi2wereobservedinsiliconcrystalirradiatedbyelectron.Thesedefectsproducedbyelectronirradiationresultsindegradationofelectricalparametersofsilicon,whicharisesmainlyfromtheintroductionofdefectswithdeeplevelsintheenergybandgap.Wefoundthattheconcentrationo

7、fVOdefectisproportionaltopower0.75ofelectron-doseandpower0.8inhighoxygenandlowoxygenspecimens,respectively.Ithasbeenfoundthatthereisaclearlypronounced-1shoulderatabout826cmonthelow-energysideoftheband.Therelativeintensityoftheshoulderwasfoundtobedependentontheinfluen

8、ceofelectrons.Completerecoveryoftheconcentrationandmobilityofchargecarriersinirradiatedmaterialstakesplacearound700℃.Thestabilityof