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直拉单晶硅(CZ)中的氧沉淀一直是硅材料学术界重要的研究课题。业已证明空位和氮都能够促进直拉单晶硅中的氧沉淀。MEMC公司根据空位对氧沉淀的促进作用采用快速热处理(RTP)技术开发出一种新型的内吸杂工艺—魔幻洁净区工艺(MDZ(?))。另一方面掺氮直拉单晶硅(NCZ)由于具有较强的内吸杂能力已经受到广泛的关注。然而空位和氮促进氧沉淀的机理还没有被完全阐明。本文采用快速热处理(RTP)在普通CZ硅和NCZ硅中引入空位,然后通过各个温度单步退火和模拟晶体生长的降温过程来研究空位和氮对氧沉淀的影响。本文得出以下主要结论: 1.空位对氧沉淀的促进作用随空位浓度的增大而增强。空位对氧沉淀的促进作用在1000℃左右最明显,在高温和低温阶段相对较弱。空位促进氧沉淀是因为空位减小了氧沉淀的临界形核半径并提供了释放氧沉淀产生的应力的空间。 2.当低氮NCZ硅中空位浓度较低时,氮对氧沉淀具有一定的促进作用,氮对氧沉淀的促进作用在高温阶段(1100℃)比较明显。这主要是因为氮可以在过饱和度较小的高温阶段,在同质形核比较困难的情况下促进氧沉淀的异质形核。 3.当氮浓度较高时,NCZ硅中的原生氧沉淀即使经过1280℃的RTP预处理也不能完全被消融。高氮NCZ硅中残余的原生氧沉淀对后续退火过程中的氧沉淀具有很大的影响。在后续退火过程中,间隙氧倾向于聚集在原生氧沉淀上使它们长大。因而,氧沉淀的密度随退火温度的升高几乎不变而氧沉淀的尺寸随退火温度的升高不断增大。 4.当空位和氮同时存在时,若空位浓度较高而氮浓度较低,则以空位对氧沉淀的促进作用为主。当氮浓度较高时,由于硅片中的残余原生氧沉淀的影响,空位对氧沉淀的促进作用并不显著。 5.当直拉单晶硅中的空位浓度较低时,原生氧沉淀的形成取决于间隙氧的过饱和度,原生氧沉淀形成的起始温度大约在900℃左右。当空位浓度较高时,由于形成氧沉淀核心所需的间隙氧的过饱和度可以减小,所以原生氧沉淀可以在更高的温度下形成。1280℃的RTP预处理引入的空位浓度可以将原生氧