掺氮直拉单晶硅中氧沉淀及其诱生缺陷的行为研究

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1、浙江大学硕士学位论文掺氮直拉单晶硅中氧沉淀及其诱生缺陷的行为研究姓名：王宏杰申请学位级别：硕士专业：材料物理与化学指导教师：杨德仁;阙端麟20040101浙江大学硕士研究生毕业论文摘要近年来的研究表明，在直拉单晶硅(Czochralskisilicon，CZ．Si)中掺氮可以用于调控原生氧沉淀和空洞型缺陷，同时，掺氮直拉单晶硅(NCz—Si)中的缺陷也得到了深入的研究。本论文结合FTIR、TEM、SRP、EBIC和光学显微镜等测试分析手段，对掺氮直拉单晶硅中的氧沉淀及其诱生缺陷进行了研究，并取得了以下主要结论：1．掺氮对直拉单晶硅中氧沉淀的影响对800。C和10000C处理后NCZ—S

2、i样品中的氧沉淀行为进行了研究。研究发现，掺氮能够在中、高温促进氧沉淀的形成，并且氧沉淀的尺寸小而密度高：经过1000。C／225h处理的NCZ—Si样品中，片状和多面体两种形貌的氧沉淀共存，而CZ—Si样品中，只存在片状的氧沉淀，说明掺氮能够改变氧沉淀的形貌。2．掺氮对直拉硅中氧沉淀及其诱生缺陷的热稳定性的影响研究了800。C／225h和1000。C／225h热处理后，CZ．Si和NCZ．Si样品中存在的氧沉淀及其诱生缺陷的热稳定性。研究表明NCZ—Si样品中的氧沉淀在1200。C和12500c的常规退火和RTP处理都能被消除，而CZ—Si样品中的氧沉淀需要在1250。C的常规退火和

3、RTP处理才能消除，这主要是由于225h处理后，NCZ．Si样品中存在高密度、小尺寸的氧沉淀。研究发现，短时间的高温RTP和长时间的高温常规退火对氧沉淀的溶解有相同的效果，这表明高温RTP对氧沉淀的溶解主要依赖于温度，而受处理时间影响较小。3．掺氮对氧化诱生层错(osFs)的影响研究了单步退火(6500c一1150。c)和低一高两步退火后，再经过热氧化，CZ—Si和NCZ．Si样品中的OSFs行为，主要是为了揭示不同的氧沉淀对OSFs形成的影响。对于CZ—Si样品，单步850。C以下温度退火后，再热氧化，很少形成OSFs；而NCZ．Si样品经过650。C退火，再热氧化，OSFs也很少形

4、成；对于NCZ—Si样品，当处理温度为7500C和850。C时，预处理分别达到16h和8h，再热氧化，OSFs才出现；在1050。C和1150。C分别处理32h，再热氧化，CZ—Si和NCZ．Si样品中产生的OSFs密度均最高，随着1050。C和1150。C预处理时间延长，再热浙江人学硕士研究生毕业论文氧化，OSFs密度降低，这是由于当1050。C和11500C单步处理时间延长，氧沉淀将诱生出更多的位错，这些位错将优先吸收热氧化过程产生的自间隙硅原子，从而抑制了OSFs的形成。对于低一高两步处理，再热氧化后的CZ．Si和NCZ—Si样品：(1)，当650。C低温处理时，CZ．Si中的O

5、SFs密度基本不随时间延长而改变，NCZ—Si样品中的OSFs密度则升高，这是由于氮在低温促进了氧沉淀的形核，从而促进了OSFs的形成；(2)，当750。C低温处理时，CZ—Si样品中的OSFs密度随750。C处理时间延长而升高，而NCZ—Si样品在750。C／8h后，再高温处理(1050。C／16h)和热氧化，OSFs密度最高，随750。C处理时间延长，OSFs密度反而降低；(3)，当低温850。C处理4h后，再高温和热氧化，CZ—Si与NCZ．Si样品中的OSFs密度均达到最高，随着8500C处理时间延长，密度降低。(2)和(3)中OSFs密度变低是由于低一高处理后形成的位错优先吸

6、收热氧化中释放的自间隙硅原子而抑制了OSFs的形成。4．氧沉淀及诱生缺陷的Cu吸杂能力研究研究了800。C／225h，800。C／225h+1250。C／2h和750。C／16h+1050。C／32h三种预处理后，样品中形成的氧沉淀诱生缺陷对cu的吸杂能力。对于CZ—Si样品而言，经过750oC／16h+1050。C／32h预处理后的样品中，cu同时被冲出型位错和不全位错(Frankpartials)吸杂，EBIC衬度很高；而经过800。C／225h和800。C／225h+1250。C／2h预处理后，再进行Cu扩散，Cu主要被不全位错吸杂，EBIC衬度较低。经过相同预处理和cu扩散工艺

7、的NCZ．Si样品中，EBIC表征的缺陷衬度比CZ．Si样品低，这是由于预处理后的NCZ—Si样品中存在高密度、小尺寸的诱生缺陷。当体内的吸杂中心不是很多，ⅨrP会促进cu扩散样品中缺陷密度和EBIC衬度，反之，RTP对cu在氧沉淀诱生缺陷处的吸杂影响不大。关键词：直拉硅，掺氮，氧沉淀，快速热处理，氧化诱生层错，Cu吸杂浙江大学硕上研究生毕业论文AbstractInrecentyears，ithasbeenprovedthatnitrogen—