重掺锑直拉硅单晶的氧沉淀行为

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要重掺锑直拉硅片最早被用做外延硅片的衬底，至今仍然是主要的衬底材料之一。外延硅片的内吸杂能力取决于衬底硅片的氧沉淀，因此研究重掺锑直拉硅单晶的氧沉淀行为具有重要的实际意义。虽然已有研究表明重掺锑直拉硅单晶中的氧沉淀受到抑制，但对其氧沉淀行为的理解远没有象轻掺直拉硅单晶的那样深入。本论文利用二次离子质谱(SIMS)，扫描红外显微术(SIRM)和择优腐蚀结合光学显微术等手段进一步研究了重掺锑直拉硅片在不同热处理情况下的氧沉淀行为，得到如下主要结果：对比研究了轻掺磷直拉硅片和不同初始氧浓度的重掺锑直拉硅片经低温和高温两步退火的氧沉淀行为。研究发现：(1)与轻掺磷硅

2、片相比，高氧浓度的重掺锑硅片在低温短时间退火时氧沉淀形核受到显著的抑制；(2)在650oC长时间退火时重掺锑硅片的氧沉淀形核几乎不受抑制，而在450oC或750oC长时间退火时，重掺锑硅片中氧沉淀形核仍然受到抑制；(3)对于低氧浓度的重掺锑硅片而言，在450．750oC退火时，不论时间长短，氧沉淀形核始终受到抑制。我们认为重掺锑硅片在650oC退火时会形成Sb．V-O复合体，它们作为前驱体促进了氧沉淀的形核；在450oC退火时Sb．V-O复合体浓度太低，在750oC退火时Sb．V-O复合体不能稳定存在，因而在这两种情况下的氧沉淀形核都受到抑制。低氧浓度的重掺锑硅片由于氧过饱和度太低，

3、因而不利于氧沉淀的形核。研究了重掺锑直拉硅片中原生氧沉淀的形成过程。结果表明：原生氧沉淀可能是在晶体生长结束后冷却至800,-650oC这一过程中形成的，其尺寸主要介于600oC和700oC对应的氧沉淀临界形核半径之间。研究了快速热处理(RTP)对重掺锑直拉硅片氧沉淀的影响。结果表明：RTP预处理能明显促进氧沉淀，在450．800oC的促进作用主要是由于增加了作为异质形核中心的Sb．V-O复合体的浓度，而在1000oC的促进的作用主要是由于增加了作为异质形核中心的V02复合体的浓度．关键词：重掺锑直拉硅，氧沉淀，复合体II浙江大学硕士学位论文AbstractAbstractHeavi

4、lyantimony(Sb)-dopedCzochralksisilicon(CZ-Si)wafershavelongbeenemployedasthesubstratesfortheepitaxialsiliconwafers．Theinternalgetteing(IG)capabilityofsiliconepitaxialwafersissubstantiallydependentonoxygenprecipitation(OP)inthesubstratewafers．Consequently，itisworthwhiletoinvestigateOPintheheavil

5、ySb—dopedCz—Si．IthasbeenwellknownthatOPissuppressedintheheavilySb-dopedCZ-Si．Nevertheless，theknowledgeofOPfortheheavilySb--dopedCZ·-Siisfarmuchlessthanthatforthelightlydopedcounterpart．Inthisthesis，theOPbehaviorstheheavilySb—dopedCZsiliconsubjectedtodifferentannealshavebeeninvestigatedbymeansof

6、secondionmassspectroscopy(SIMS)，scanninginfraredmicroscopy(SIRM)aswellasthepreferentialetchingincombinationwithopticalmicroscopy(OM)．Theprimaryresultsaredescribedinthefollowing．TheOPbehaviorsinthelightlyP—dopedandheavilySb-·dopedCZ-Siwafersofdifferentoxygenconcentrations([O]s)subjectedtothetwo-

7、stepannealingsuccessivelyatlowandhightemperatureshavecomparativelyinvestigated．LowtemperatureannealingeffectonOPinheavilySb-dopedCZ·SiWasclarified．Itisfoundthat：(1)theoxygenprecipitatenucleationforashortperiodoftimeatlowtemperatur