直拉法生长掺锗硅单晶时氧的控制

直拉法 (CZ法 )生长单晶硅是目前获得高质量大直径晶体的一种工业化方法。但在晶体生产过程中 ,随着投料 (硅 )量加大 ,熔体中强烈的热对流往往造成晶体宏观和微观质量不均匀 ,有时很难正常生产单晶体。CZ法生产单晶硅时使用的石英坩埚是晶体中氧的主要来源。硅中氧对半导体器件工艺利弊兼有。因而控制晶体中合适的氧浓度是提高半导体器件成品率的关键工艺之一。熔硅中的氧与掺入的锗容易形成GeO而挥发 ,也是造成掺Ge硅中Ge浓度难以控制的因素之一。晶体生长过程中 ,晶体中氧浓度与熔体运动方式密切相关。熔体运动主要有 :( 1 )由坩埚底部通过热对流将氧输运到熔体自由表面和固液生长界面。( 2 )沿自由表面从冷的晶体边缘到热的坩埚壁 ,表面张力的衰减所驱动产生的热毛细对流。( 3)由冷的晶体———熔体表面到垂直的坩埚壁最热点密度降低所驱动的浮力对流。( 4)晶体旋转造成的离心泵吸流。这些对熔解于熔硅中的氧引入到生长着的固液界面处晶体一侧的浓度都有着密切关系。在空间微重力环境下 (g 1 0 -5 g0 ) ,掺杂剂与硅的质量梯度对流和密度差引起的密度对流、热重力对流等可以大大降低。此时 ,杂质运动主要以扩散方式进行。因此可获得优质晶体。

准单模掺锗硅芯光纤的受激喇曼散射中的模竞争

本文报道了准单模掺锗硅芯光纤的受激喇曼散射中的模竞争实验研究。观察到了喇曼竞争现象和喇曼跳级现象。较详细分析了受激喇曼模的竞争。

掺锗CZSi原生晶体中氧的微沉淀

利用锗硅单晶 (锗浓度约为 10 19cm-3 )切制成的籽晶和一般无位错硅单晶生长的缩细颈工艺以及从晶体头部至尾部平稳降低拉速的工艺 ,生长了直径为 6 0、5 0和 40mm ,掺锗量为 0 1%和 0 5 % (锗硅重量比 )的锗硅单晶 .利用化学腐蚀 金相显微镜法、扫描电子显微镜 (SEM)能谱分析和X射线双晶衍射等方法观测了掺锗硅的原生晶体中缺陷及氧的沉淀的状况 .发现用CZ法生长的锗硅原生晶体与常规工艺生长的CZSi晶体不同 ,体内存在着较高密度的氧微沉淀 .在晶体尾部 ,由于锗的分凝使熔体中锗高度富集 ,出现了“组分过冷”现象 ,在晶粒间界应力较大处有锗的析出并出现了枝状结晶生长 .晶体中高密度氧的微沉淀经过 12 5 0℃热处理 1h后会溶解消失 .

半导体物理

高能粒子辐射掺锗直拉硅中锗可以在硅的晶格结构中产生膨胀场,其引起的附加势能使邻近的空位、间隙原子的周期性的运动势场发生变化,从而锗作为湮灭中心,增大了空位与间隙原子的复合率。