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氧是直拉硅单晶中的最重要的杂质之一,控制硅中氧、氧沉淀的量及其分布以及氧沉淀的工艺诱生缺陷一直是硅材料和集成电路工艺研究的重点课题。硅中的氧化诱生层错是氧化工艺中引起的缺陷,通常认为成核于氧沉淀。出于降低成本、提高生产率的考虑,硅片直径不断增大,目前已有300mm硅片投入生产。大直径硅单晶、硅片中的最重要的缺陷之一是VOID,它会严重影响硅器件、集成电路的生产成品率和性能稳定性。消除硅片近表面的VOID的方法主要有高温热处理和使用外延层,也有用掺氮的方法。前两种都需较高温度,这样会使用于内吸杂的氧沉淀溶解。硅中氮的掺入能减少VOID的出现,并能促进氧沉淀,同时有可能进一步影响氧化诱生层错(Oxidation-induced Stacking Faults,OSF/OISF)的形成和生长。目前国际上尚没有有关于氮对直拉硅中OSF的行为的影响的研究。 本文研究了不同低温热处理时间下,氮对OSF的影响,认为:氮能促进氧沉淀;当750℃热处理时间超过4小时,继以1100℃/8小时热处理时,热氧化后会形成大量的位错(环),由此与ACz-Si相比,NCz-Si中的层错密度较少,而且增加较少;随着低温热处理时间的增加,OSF尺寸增加;经历相同热处理、热氧化工艺的NCz-Si较ACz-Si有较大的OSF。 本文进行了氮对OSF生长规律的影响的研究,得到以下结论:氮对氧沉淀的促进作用是由于它能使氧沉淀(核)非常稳定,在很高温度时不会溶解,而未掺氮的硅单晶中的氧沉淀在较长时间高温(1150℃)热处理后会溶解;氮还能引起氧沉淀形态发生变化,使生成大量杆状、片状的氧沉淀,由此引起位错(环),使OSF的生长规律发生变化;另外,在氧化条件下,位错与层错能同时存在。 含氮硅单晶中OSF的行为的变化(与非含氮硅单晶相比),源于氮能引起氧沉淀形态的变化,由此诱发位错(环),吸收大量自间隙原子。位错(环)与OSF的相互作用有待进一步研究。