硅中的缺陷和硅片热处理

本文评述了近年来着重研究的COP、LSTD、FPD和BMD等硅中的微缺陷。介绍了硅片在氢或氩气中高温退火对消除硅中微缺陷 ,提高GOI合格率的实验结果。研究表明 ,硅片的高温退火是提高硅片质量的一种技术途径。

高温氩退火对提高Si片质量的研究

首先研究了氩退火对大直径直拉Si单晶表面的空洞型微缺陷的影响。样品在1 200℃下进行退火,退火前后样品上的晶体原生粒子缺陷(COP)利用激光计数器SP1来观察。试验表明Si片经过1 h退火后,表面的COP全部被消除;另外,对样品退火前后的几何参数和金属含量也做了测试,发现样品的几何参数和金属含量都没有明显的变化;最后研究了高温退火对MOS电容栅氧化层性能的影响,结果表明退火前后的样品分别制备为MOS电容,利用斜坡电压法来测试其击穿电压。实验发现,Si片经过1 200℃热处理后,MOS电容的击穿电压有了明显的提高,这表明高温退火工艺能够有效提高栅氧化层的性能。

油墨碳酸钙的研制

通过对碳酸钙的物理性能和油墨应用性能剖析 ,找出其物理特性与应用特性的内在联系 ,应用晶核控制技术对碳酸钙的一次和二次粒径进行优化 。

300 mm单晶硅生长过程中直径的功率控制方法

直拉法硅单晶生长过程微缺陷的形成和长大遵循Voronkov提出的V/G(V是晶体生长速度,G是晶体生长界面的轴向温度梯度)理论。在G由热场设计和液面位置决定的前提下,单晶硅生长过程中晶体提升速度的精确控制是生长无空洞型原生微缺陷大尺寸单晶硅的关键。为控制晶体的提升速度处于无原生微缺陷单晶硅生长所需的范围内,同时获得±1 mm的直径控制效果,需要解决复杂的热传递过程导致晶体直径变化相对于功率调节大滞后性的问题。研究了通过调节加热功率控制晶体直径的时滞系统理论模型,提出了模糊比例、积分、微分(PID)控制结合Smith预估控制器的控制策略。结果表明,Smith预估控制器能有效消除系统迟滞对控制器的影响,大幅提高系统的稳定性。同时结合Smith预估控制器,普通PID控制策略和模糊PID控制策略均有较好的控制效果,且模糊PID响应更为快速,系统鲁棒性和抗干扰能力更强。在30 mm·h^(-1)晶体提升速度的条件下,降低晶体内流动图形缺陷(FPD)密度,并实现了直径300 mm单晶硅晶体直径的精确控制,精度达到±1 mm。

高温氩/氢混合气氛退火对硅片表面质量的影响

研究了高温退火过程中氩/氢混合气氛对300 mm硅片表面质量(原生颗粒缺陷和微粗糙度)的影响。在氢气含量不同的氩/氢混合气氛中,对样品进行1100℃,1 h的高温退火处理,研究退火前后硅片表面原生颗粒缺陷和微粗糙度值的变化。实验结果表明,氩/氢混合气氛中氢气的含量对硅片表面原生颗粒缺陷的消除没有促进也没有抑制作用,增加氢气比例能促进硅片近表层处空洞型缺陷的消除;混合气氛中氢气的存在使得退火后硅片表面的微粗糙度值增加的更多,同时随着氢气比例的增加,表面微粗糙度增加的百分比总体呈递增趋势。最后就氢气对硅片近表面处空洞型缺陷的消除促进作用和氢气至表面微粗糙度变化机制做了分析。

高温氢气退火提高硅片质量的研究

研究了硅片高温氢气退火的工艺技术,实验显示,在高温1150℃,在高纯氢气氛中退火处理至少60min,在硅片表面产生约50μm以上的洁净层。测试了退火后硅片中氧的深度分布,发现硅片表面有一层低氧区,能提高硅片的质量,使氧化层错的密度降低一个数量级,测试数据还表明高温氢退火对降低COP缺陷的密度和提高氧化层的质量也有一定的效果。

高温氩退火对直拉CZ硅单晶中空洞型微缺陷的影响

研究了高温氩退火对大直径直拉硅单晶中晶体原生粒子缺陷(COP)的消除作用。分别在不同温度和保温时间下进行退火,然后利用表面扫描检测系统SPI测量退火前后硅片表面COP的密度变化,来表征退火对COP的消除作用。研究发现,在1200℃退火2 h能够显著降低硅单晶表面区域的COP密度,并且随着退火时间的延长COP的密度降低得越多。然后,把所有的退火硅片抛去不同的厚度,检测COP在厚度上的分布,进而得出退火对COP消除的有效距离为0～10μm。因此,可以得到高温氩退火只能够消除硅片表面的COP缺陷,而对于硅片内部的这些缺陷影响较小。