低起始温度的线性升温热处理对直拉硅中氧沉淀的影响

研究了直拉硅片从不同的温度线性升温(Ramping)到750℃,然后在750℃退火64 h过程中的氧沉淀行为. 结果表明,Ramping对硅片中氧沉淀的形成有明显的促进作用,且起始温度越低促进作用越强. 这是因为在Ramping处理中,低温(450—650℃)热处理阶段氧的扩散速率显著增强,促进了氧沉淀核心的形成,且较低的Ramping升温速率有利于氧沉淀核心的稳定和继续长大. 进一步的实验结果还表明,低起始温度的Ramping处理可应用于硅片的内吸杂工艺,能促进氧沉淀的生成提高硅片的内吸杂能力,减少热预 关键词： 直拉硅 氧沉淀 退火     

直拉硅中氮在高温退火过程中对氧沉淀的影响

研究了掺氮直拉硅单晶（NCZ）中氮在高温退火过程中对氧沉淀的影响.通过不同温度高温退 火后，测量氧沉淀的生成量和观察硅片体内微缺陷（BMD）密度与高温形核时间的变化关系 ，同时用透射电子显微镜(TEM)观察氧沉淀及相关缺陷的微观结构.实验结果表明高温退火后 氮对硅中氧沉淀形核有明显的促进作用，在相同退火条件下NCZ硅中BMD密度要远远高于相应 的普通直拉硅.这是由于氮在高温下与氧反应形成氮氧复合体（N-V-O）促进了氧沉淀的形核 ，而且TEM的结果表明氧沉淀的形态都是平板状，周围存在应力场. 关键词： 直拉硅 掺氮 氧沉淀     

直拉硅单晶中原生氧沉淀的透射电镜研究

利用透射电镜对掺氮(NCZ) 和普通 (CZ) 直拉硅单晶中的原生氧沉淀进行研究. 研究表明，在NCZ样品中，有高密度的粒径为5nm的氧沉淀生成，而在CZ样品中，没有观察到这种氧沉淀. 初步认为，这种细小的氧沉淀是以650℃低温下形成的N-O复合体为核心在随后的冷却过程中形成. 关键词： 直拉硅 透射电镜 氧沉淀     

低温退火对重掺砷直拉硅片的氧沉淀形核的作用

通过对比研究重掺砷直拉硅片和轻掺n型直拉硅片经过低温(450—800℃)和高温(1000℃)两步退火的氧沉淀行为,阐明了低温退火对重掺掺砷直拉硅片的氧沉淀形核的作用.研究指出：重掺砷硅片在450℃和650℃退火时的氧沉淀形核比在800℃退火时更显著,这与轻掺硅片的情况截然相反;此外,与轻掺硅片相比,重掺砷硅片在450℃和650℃退火时氧沉淀的形核得到增强,而在800℃退火时氧沉淀的形核受到抑制.分析认为,重掺砷硅片在450℃和650℃退火时会形成砷-空位-氧(As-V-O)复合体,它们促进了 关键词： 重掺砷直拉硅片 氧沉淀形核 低温退火     

热处理CZ-Si中新施主与氧沉淀产物的对应关系

本文利用霍耳测量、红外测量及透射电子显微镜等手段,对热处理CZ-Si中的新施主及氧沉淀进行了研究。常规电子显微镜(TEM)结果表明,经650—750℃热处理的CZ-Si中主要形成点状及杆状缺陷。新施主的形成与点状缺陷关系密切。根据高分辨电子显微镜(HREM)观察,这些点状缺陷相当于晶体结构为β-方石英的片状SiO₂晶态沉淀,它们与硅基体界面上有半数硅原子处于失配状态,失配原子的悬挂键可以成为新施主的来源。新施主的产生受控于β-方石英沉淀物的形核、长大及其结构变化。 关键词：     

铜沉淀对直拉硅单晶中洁净区形成的影响

研究普通热处理和快速热处理工艺下直拉单晶硅中过渡族金属铜杂质对洁净区生成的影响. 通过腐蚀和光学显微镜研究发现,常规高-低-高三步洁净区生成热处理样品中, 第一步高温热处理前对样品铜沾污,样品中没有洁净区生成,高密度的铜沉淀布满了样品整个截面. 而第二步、第三步热处理过程中引入铜杂质不影响洁净区的生成. 研究表明,高温热处理过程中生成的铜沉淀不能溶解是导致洁净区不能形成的最主要原因. 另外,由于不同温度下热处理,导致引入铜杂质的平衡浓度不同,会在一定程度上影响洁净区的厚度. 对于快速热处理样品,可以得到相似的结果. 关键词： 直拉单晶硅 铜沉淀 洁净区     

低温湿氧氧化提高多孔硅发光的稳定性

用低温湿氧氧化方法对多孔硅进行后处理,获得了光致发光强度强、发光稳定的样品,顺磁共振谱表明这种样品表面的悬挂键密度较小,通过对样品红外光谱的测试和分析,指出SiH(O₃),SiH(SiO₂),SiH₂(O₂)结构的产生是实验中多孔硅稳定性提高的原因. 关键词：     

退火温度对非晶铟钨氧薄膜晶体管特性的影响

非晶铟钨氧(a-IWO)薄膜晶体管(TFT)具有高迁移率和高稳定性的优点,但其适合于实际生产的制备工艺条件尚有待摸索。本文研究了退火温度对a-IWO TFT电学特性影响的基本规律和内部机理。实验结果表明,随着退火温度的升高,a-IWO TFT的场效应迁移率也相应增加,这是由于高温退火下a-IWO薄膜中氧空位含量增多并进而导致载流子浓度增加的缘故。此外,a-IWO TFT的亚阈值摆幅和阈值电压在200℃下退火达到最佳,我们认为主要原因在于此时a-IWO薄膜的表面粗糙度最小并形成了最佳的前沟道界面状态。     

掺杂剂对重掺n型直拉硅片的氧化诱生层错生长的影响

对比研究了电阻率几乎相同的重掺锑和重掺磷直拉硅片的氧化诱生层错(OSF)的生长, 以揭示掺杂剂对重掺n型直拉硅片的OSF生长的影响. 研究表明: 在相同的热氧化条件下, 重掺锑直拉硅片的OSF的长度大于重掺磷硅片的. 基于密度泛函理论的第一性原理计算结果表明: 与磷原子相比, 锑原子是更有效的空位俘获中心, 从而抑制空位与自间隙硅原子的复合. 因此, 在经历相同的热氧化时, 氧化产生的自间隙硅原子与空位复合后所剩余的数量在重掺锑硅片中的更多, 从而导致OSF更长.     

热处理对富硅氧化硅薄膜中硅纳米晶形成的影响

采用磁控溅射法制备了富硅氧化硅薄膜, 然后分别经过一步热处理、两步热处理和快速热处理制备了镶嵌有硅纳米晶的氧化硅薄膜. 实验结果表明, 在硅含量为～ 42.63 at.%的富硅氧化硅薄膜中, 三种热处理均能形成10¹²/cm²量级的硅纳米晶. 其中在两步热处理中, 硅纳米晶的密度最高, 达到2.2× 10¹²/cm², 并且尺寸均匀、结晶完整性好; 一步热处理后的样品中, 硅纳米晶密度较低, 并且部分纳米晶结晶不充分; 快速热处理后的样品中, 硅纳米晶密度最低、尺寸分布不均匀, 并且存在孪晶结构. 分析认为, 热处理初始阶段的形核过程对纳米晶的密度及微观结构有着重要的影响, 两步热处理中的低温段促进了纳米晶的成核, 有助于形成高密度高质量硅纳米晶.     

直拉单晶硅中洁净区形成后铜沉淀行为的研究

本文研究了直拉单晶硅中形成洁净区后过渡族金属杂质铜的沉淀行为. 样品经过高低高三步常规热处理形成洁净区后, 在不同温度下引入杂质铜, 然后对样品分别进行普通热处理和快速热处理, 通过腐蚀和光学显微镜研究发现, 在700 ℃引入铜杂质后经过普通热处理和快速热处理都不会破坏洁净区, 在900 ℃和1100 ℃引入铜杂质后经过普通热处理不会破坏洁净区, 而经过快速热处理会破坏洁净区. 研究表明, 快速热处理可以使硅片体内产生大量的空位, 空位的外扩散是破坏洁净区的主要原因. 关键词： 直拉单晶硅 铜沉淀 洁净区     

Accelerated oxygen precipitation in fast neutron irradiated Czochralski silicon

Annealing effect of the oxygen precipitation and the induced defects have been investigated on the fast neutron irradiated Czochralski silicon （CZ-Si） by infrared absorption spectrum and the optical microscopy. It is found that the fast neutron irradiation greatly accelerates the oxygen precipitation that leads to a sharp decrease of the interstitial oxygen with the annealing time. At room temperature （RT）, the 1107cm^-1 infrared absorption band of interstitial oxygen becomes weak and broadens to low energy side. At low temperature, the infrared absorption peaks appear at 1078cm^-1, 1096cm^-1, and 1182cm^-1, related to different shapes of the oxygen precipitates. The bulk microdefects, including stacking faults, dislocations and dislocation loops, were observed by the optical microscopy. New or large stacking faults grow up when the silicon self-interstitial atoms are created and aggregate with oxygen precipitation.     

Composition of oxygen precipitates in Czochralski silicon wafers investigated by STEM with EDX/EELS and FTIR spectroscopy

In this work, we investigated the stoichiometry of oxygen precipitates in Czochralski silicon wafers. The thickness dependence of the Cliff–Lorimer sensitivity factor for the silicon/oxygen system was determined and applied for the investigation of the stoichiometry of oxygen precipitates by EDX. The results show that both plate‐like oxygen precipitates and a transitional form between plate‐like and octahedral precipi‐ tates consist of SiO₂. This was confirmed by EELS low loss spectra where the typical spectrum for amorphous SiO₂ was observed. Moreover, the absorption band of plate‐like precipitates at 1227 cm^–1 was found in the low temperature FTIR spectrum. It was demonstrated that this band can only be simulated by the dielectric constants of amorphous SiO₂. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

Fast and slow lifetime degradation in boron‐doped Czochralski silicon described by a single defect

A demonstration that boron–oxygen related degradation in boron‐doped Czochralski silicon could be caused by a single defect with two trap energy levels is presented. In this work, the same two‐level defect can describe the fast and slow lifetime decay with a capture cross‐section ratio of electrons and holes for the donor level of σ_n/σ_p = 19 ± 4. A model is proposed for the multi‐stage degradation involving a single defect, in which the product of the slow reaction is a reactant in the fast reaction. After thermal processing, a population of interstitial oxygen (O_i) exists in a certain state (the precursor state) that can rapidly form defects (fast degradation) and another population of O_i exists in a state that is required to undergo a slow transformation into the precursor state before defect formation can proceed (slow degradation). Kinetic modelling is able to adequately reproduce the multi‐stage degradation for experimental data. Dark annealing is also shown to impact the extent of ‘fast’ degradation. By decreasing the dark annealing time on pre‐degraded wafers, a more severe ‘fast’ degradation of the samples can be enabled during subsequent illumination, consistent with this theory. The paper then discusses possible candidates for the chemical species involved. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim)     

FTIR研究快中子辐照直拉硅中的VO2

快中子辐照直拉硅(CZ-Si)经400-450℃热处理后，空位-双氧复合体(VO2)是其主要的缺陷．在300-500℃热处理快中子辐照的CZ-Si后，IR光谱中有919．6cm^-1和1006cm^-1两个吸收峰伴随VO2(889cm^-1)出现，这两个IR吸收峰是VO2的一种亚稳态缺陷(O-V-O)引起的，此缺陷态是由一个VO(A中心)与次临近的一个间隙氧原子(Oi)相互作用所形成的．在300℃延长退火时间或升高退火温度，都会使(O-V-O)转变为稳态VO2．辐照剂量在10^19数量级，经400-450℃热处理所形成的缺陷主要为多空位型，而VO2被抑制．     

点缺陷对硼掺杂直拉硅单晶p/p~+外延片中铜沉淀的影响

系统研究了点缺陷对晶体硅中氧沉淀生成的影响,及点缺陷和氧沉淀对重掺硼直拉硅单晶p/p⁺外延片中铜沉淀的影响.样品先在不同的气氛下进行1250℃/60 s快速热处理,随后在750℃/8 h+1050℃/16 h常规热处理过程中引入铜沾污.通过腐蚀结合光学显微镜研究发现,以O₂作为保护气氛时,p⁺衬底中的沉淀密度较小,以Ar和N₂作为保护气氛时,重掺硼p⁺衬底中生成了高密度的沉淀,且在上述所有样品的外延层中均无缺陷生成.研究认为,以O₂作为保护气时引入的自间隙硅原子（Si_I）可以抑制沉淀的形成,而以Ar和N₂作为保护气氛时引入的空位则会促进沉淀的生成,这是导致此差异的主要原因.另外,研究还发现,p/p⁺外延结构能很好地吸除硅片中的铜杂质,从而保持了外延层的洁净.