应力预释放对单晶硅片的压痕位错滑移的影响

单晶硅片的压痕位错在一定温度下的滑移距离反映了硅片的机械强度.压痕位错的滑移是受压痕的残余应力驱动的,因此研究残余应力与位错滑移之间的关系具有重要的意义.本文首先采用共聚焦显微拉曼术研究了单晶硅片压痕的残余应力经过300或500℃热处理后的预释放,然后研究了上述应力预释放对压痕位错在后续较高温度(700—900℃)热处理过程中滑移的影响.在未经应力预释放的情况下,压痕位错在700—900℃热处理2 h后即可滑移至最大距离.当经过上述预应力释放后,位错在900℃热处理2 h后仍能达到上述最大距离,但位错滑移速度明显降低;而在700和800℃时热处理2 h后的滑移距离变小,其减小幅度在预热处理温度为500℃时更为显著.然而,进一步的研究表明:即使经过预应力释放,只要足够地延长700和800℃的热处理时间,位错滑移的最大距离几乎与未经预应力释放情形时的一样.根据以上结果,可以认为在压痕的残余应力大于位错在某一温度滑移所需临界应力的前提下,压痕位错在某一温度滑移的最大距离与应力大小无关,不过达到最大距离所需的时间随应力的减小而显著增长.

外延硅片表面时间雾的形成及其机理

外延片生产中有时会遇到外延硅片在洁净室中暴露--段时间后产生雾状宏观缺陷(即所谓的时间雾)的不利情形,然而关于外延硅片表面时间雾的成因目前尚不清楚。通过探究常压化学气相外延工艺生长的外延硅片表面时间雾的形成条件,发现外延硅片取出之前生长腔和传递腔之间的压力差是时间雾形成与否的关键因素。分析认为:取片之前,当生长腔相对传递腔为正压时,外延尾气的返流使得外延硅片表面吸附了尾气中的SiCl_(2)及其团簇(SiCl_(2))_(n),进一步吸附空气中的水分并与之发生化学反应,这是时间雾形成的内因。采用扫描电子显微镜(SEM)、X光能量色散谱(EDS)和全反射X光荧光光谱(TXRF)等手段,对时间雾相关的颗粒形貌和组分进行表征。结果表明:时间雾相关的颗粒呈现为规则多面体和球形两种典型形貌,前者与NH_(4)Cl小晶体有关,而后者与有机物有关。分析认为:洁净室空气中的含NH_(4)^(+)无机组分以及异丙醇(IPA)等有机组分是形成时间雾的外因。生产中避免外延硅片表面时间雾的根本措施在于,在外延炉腔中取片之前必须避免外延工艺的尾气不会返流至生长腔。

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.