快速热处理对大直径直拉硅中空洞型微缺陷及清洁区的影响

【摘要】：本文分别利用Ar,N2,N2/O2(9%),N2/O2(14%)和O2作为退火气氛,研究了高温快速热 处理对大直径直拉硅片中空洞型微缺陷FPDs的退火行为。研究发现,不同的退火气氛对 硅片中空洞型微缺陷密度有不同的影响,其中,O2气氛下退火后硅片中FPDs密度最低,Ar 气氛居中,N2气氛下退火后硅片中FPDs密度最高,当硅片在N2/O2混合气氛中退火后,随 着O2含量的增加,硅片中FPDs密度减少。各种气氛下快速热处理均可降低硅片近表面区 域20μm内空洞型微缺陷的密度。硅片中空洞型微缺陷的消除同时受到间隙氧浓度和点缺 陷密度的影响。 通过研究掺杂杂质对空洞型微缺陷FPDs及COPs密度的影响,发现掺入较大杂质原 子的硅片,空洞型微缺陷密度相对较高,掺入较小杂质原子的硅片,空洞型微缺陷的密度 相对较低。不同气氛下高温快速热处理后,硅片中FPDs的密度均有很大减少,Ar气氛下 退火后硅片中FPDs密度低于N2气氛。轻掺B硅片在O2气氛退火后FPDs密度下降最多, 而重掺Sb硅片在O2气氛退火后FPDs密度下降最少。 硅中空洞型微缺陷(Void defect)和金属杂质的存在对硅材料的性能和器件的成品率 都有重要影响。本文研究了不同气氛下快速预处理后,硅片中的FPDs密度和随后热处理 形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系,寻求能够获得低密度空洞型微缺陷和形成高质量 清洁区的退火工艺。研究发现,Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后FPDs密 度较低,随后热处理形成的清洁区较宽。并且,N2/O2混合气氛下退火可以通过调节N2/O2 混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和氧沉淀诱生缺陷的密度。 【关键词】：FPDs 空洞型微缺陷 快速退火 清洁区 MDZ
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TG156.2
【目录】：

• 第一章 绪论7-24
• 1-1 前言7-8
• 1-2 文献综述8-22
• 1-2-1 硅中缺陷8-9
• 1-2-2 空洞型微缺陷的分类与特征9-10
• 1-2-3 空洞型微缺陷对GOI的影响10
• 1-2-4 空洞型微缺陷的形成10-13
• 1-2-5 杂质对空洞型微缺陷的影响13-17
• 1-2-6 空洞型微缺陷的消除17-20
• 1-2-7 MDZ的形成机理20-22
• 1-3 本论文研究的主要内容22-24
• 第二章 实验24-29
• 2-1 实验样品的腐蚀24
• 2-2 FPDs及清洁区的光学显微观察24-25
• 2-3 FPDs的原子力显微镜观察25-27
• 2-3-1 原子力显微镜(AFM)的基本原理25-27
• 2-3-2 AFM样品制备27
• 2-3-3 AFM观察27
• 2-4 硅片的热处理27-29
• 2-4-1 快速热处理27-28
• 2-4-2 常规热处理28-29
• 第三章 RTA气氛对VOIDS缺陷的影响及其消除机制29-41
• 3-1 实验方案29
• 3-2 实验结果与分析29-40
• 3-2-1 硅片中FPDs的密度分布和形貌29-35
• 3-2-2 不同气氛快速热处理对硅片中FPDs的影响35-40
• 3-3 小结40-41
• 第四章 掺杂原子对空洞型微缺陷的影响41-51
• 4-1 实验方案41-42
• 4-2 结果与讨论42-50
• 4-2-1 重掺Sb和轻掺B硅片中空洞型微缺陷的密度42-47
• 4-2-2 快速热处理对不同掺杂硅片中FPDs的影响47
• 4-2-3 不同气氛下快速热处理对重掺Sb和轻掺B硅片中FPDs的影响47-50
• 4-3 小结50-51
• 第五章 RTA预处理对MDZ的影响51-60
• 5-1 实验方案51-52
• 5-2 实验结果52-55
• 5-3 分析与讨论55-58
• 5-3-1 MDZ的形成55
• 5-3-2 高温快速热处理对MDZ的影响55-58
• 5-4 小结58-60
• 第六章 结论60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果65

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