掺锗直拉硅单晶中缺陷的研究.pdf

《掺锗直拉硅单晶中缺陷的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、论文作者签名：主釜兰兰指导教师签名：—4U≥年论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：赵堑基∑数援∑浙江太堂委员1：工堑里∑副数援∑浙江太堂委员2：塞匾茔∑数援∑浙江太堂委员3：猩逵∑副数援∑浙江太堂委员4：王哓盔∑副盟究员∑浙江太堂委员5：选盟挞∑数援∑浙江太堂IIlllUllllIlUlIIl、t1893575Author’ssignature：丝竺堑经2[!一‘●‘bupervisor7Ssignature：ExternalReviewers：￡!Q￡兰h星g

2、星旦￡塾星旦堕旦星!：gY＆星墨星i堕曼hIn墨!i鱼丛皇一￡!Q￡』i旦!i堕墨h皇坦h自i坌ngL也iy星!墨i鲤里!Q￡LiPi旦g兰h巡h自i垒ng!血iY星r墨煎YExaminingCommitteeChairperson：￡!Q￡Xin坠ing兰h垒Q鲨h自i垦ng!血iY曼￡墨煎YExaminingCommitteeMembers：至￡Q￡Xi旦g盟旦也g鲨b自i堑g堕匹∑曼堡i鲤P!Q￡Lipi卫g圣h丛鲨b自i鱼堡g堕niy皇r墨i!XP!Q￡K坠i￡h星n选h自i垒ng!血i

3、Y曼!墨i鲤￡!Q￡Xi亟Q亟Qng翌竖堑g选h自i坌旦g堕niY曼r墨i鲤P!Q￡』in!i卫Sh星坠选h自i垦ng!血i∑星r墨i鲤Dateoforaldefence：2Q!!：Q三：Q窆证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：貉关展签字日期：加f年；月l／日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解澎至三盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝’江盘鲎可以将学位

4、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：沈关戾7导师签名：J1＼＼影M：签字日期：们f／年弓月7／日签字日期：三夕t1年弓月

5、)日摘要集成电路特征线宽的不断减小使直拉硅单晶中的微缺陷的控制变得越来越重要。随着硅片直径不断增大以及磁控拉晶技术的应用，硅中的氧浓度有所下降，这对氧沉淀的形成不利。另一方面，在大直径直拉硅单晶中形成的空洞型缺陷(Void)会影响金属一氧化物一半导体(M

6、OS)器件的栅极氧化层的完整性，对器件的性能产生不利影响。利用共掺杂技术来控制直拉硅单晶中的微缺陷是目前硅材料研究的重要方向。本文在生长掺入高浓度锗的直拉硅单晶的基础上，对其性能进行了表征。此外，研究了掺锗直拉(GCZ)硅单晶中的Void缺陷以及粒子辐照对掺锗直拉硅单晶中氧沉淀的影响，取得了如下主要研究结果：(1)生长了掺锗浓度为1020emo的无位错直拉硅单晶，通过二次离子质谱法测量晶体不同部位的锗浓度，结合晶体生长的工艺参数，计算得到锗在硅中的有效分凝系数为0．56。研究表明，与空洞型缺陷相

7、关的流动图形缺陷(FPD)的密度从硅晶体的头部到尾部逐渐降低，说明锗的掺入可以抑制硅单晶中FPD的形成。研究还表明，在相同的硅片加工条件下，来自上述硅晶体头部附近的硅片的翘曲度要比来自尾部附近的硅片高。考虑到锗浓度从硅晶体头部到尾部逐步提高，因此可以认为掺锗可以有效提高硅片的机械性能。(2)研究了各种掺锗直拉硅中的FPD。研究表明，在轻掺直拉硅单晶中，GCZ硅中的FPD密度随着Ge浓度的增加而降低。与重掺B的CZ硅相比，重掺B的GCZ硅中的FPD密度更高；而重掺P的GCZ硅中FPD密度低于CZ硅

8、。分析认为，在轻掺GCZ硅的生长过程中，锗原子可以消耗自由空位从而抑制与FPD相关的大尺寸Void缺陷的形成；而在重掺B的GCZ硅中，B与Ge原子的应力补偿作用可以增加空位浓度，从而促进了与大尺寸Void缺陷相关的FPD的形成。(3)研究了粒子辐照对直拉硅单晶中氧沉淀的影响。实验发现，电子辐照可以促进氧沉淀的形成，且辐照剂量越大，促进作用越明显。中子辐照的GCZ硅样品中，在450。C就能发生显著的氧沉淀形核；而在中子辐照的CZ硅样品中，只有当温度提升至650℃才能形成氧沉淀核心；在未受辐照的CZ

9、与GCZ硅样品中，只有当形核温度提升至800℃才能形成氧沉淀核心。上述结果表明中子辐照对GCZ硅中氧沉淀形核的促进作用更加明显。关键词：直拉硅，氧沉淀，空洞型缺陷，掺锗，辐照AbstraetAbstract。IhedevelopmentofintegratedcircuitsledtOthedecreaseofthedevicefeaturesize，anditisthereforeimportanttocontrolthesizeandthedensityofmicrodefectsinsil