含氮CZ硅力学行为研究

用抗弯强度方法测定不同含氮量的原生和经550℃,750℃及900℃不等时热处理后直拉硅(NCZ-Si)的力学性能变化,结合红外光谱分析热处理过程氧、氮含量及形态的改变,认为在含氮直拉硅中,氮是以聚集在位错周围的氮氧硅络合物及氮氧硅沉淀初期微粒等多种形式钉扎位错的。

不同驱动力对Cz硅生长中熔体对流影响的数值模拟研究

为了确定Cz单晶硅生长各种驱动力对熔体对流及固/液界面形状的影响,利用CGSim软件,对典型的Cz单晶硅生长中的熔体对流进行数值模拟。研究了重力、表面张力、平流力、晶转、埚转和氩气剪切力等各种驱动力的大小对熔体对流涡胞、涡胞强度、界面形状、温度分布的影响。结果表明：各种驱动力对熔体对流的影响大小依次为：浮力〉表面张力〉晶转力〉氩气剪切力〉埚转力〉平流力;浮力和表面张力使熔体产生一沿坩埚壁上升、从固/液界面附近下降的涡胞,晶转力和氩气剪切力使熔体产生与前面反方向的涡胞,而埚转力产生多个不同流向的对流涡胞,使熔体混合更加均匀,熔体凝固引起的平流力对熔体对流影响不大;增大埚转,熔体中涡胞数量更多、对流换热更充分、温度梯度更小、熔体内的最高温度更低,有利于减少石英坩埚氧的熔解,但界面更向下凹;增大晶转,熔体内的最高温度无明显变化;固定埚转Ωc=-10 r/min,晶转存在一临界值Ωs（C）=60~80 r/min,当Ωs〈Ωs（C）时,增大晶转,固/液界面更向上凹,当Ωs〉Ωs（C）时,增大晶转,固/液界面更向下凹。

轴向磁场对硅单晶Czochralski生长过程的影响

利用有限元方法对炉内的传递过程进行了全局数值模拟,假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定,模拟磁场强度范围为(0-0.3)T,研究了用Czochralski(Cz)法生长单晶硅轴向磁场对熔体流动和氧传输过程的影响.结果表明:轴向磁场可有效地抑制熔体内的流动,但增大加热器功率和结晶界面处晶体内的轴向温度梯度;对于常规Cz炉,轴向磁场可增大结晶界面平均氧浓度,而对于具有气体导板的Cz炉,则会减小结晶界面平均氧浓度.

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟Ⅱ.质量传递特性

使用有限元方法对炉内的质量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochralski(Cz)法生长时氧传输的基本特性.结果表明:在小型硅Cz炉中,晶体中的氧浓度主要取决于熔体的流型和气相传质速率;安装在热区的气体导板可有效强化气相传质系数并改变熔体的流型,Marangoni效应可将自由界面处低氧浓度的熔体带至结晶界面,使晶体中氧浓度降低.

中子辐照CZ硅中缺陷的光致发光研究

一、引言 近年来,随着缺陷工程的发展,有关CZ硅辐照缺陷的研究得到了极大的关注。中子辐照缺陷,一方面可起到提高半导体器件抗辐射能力的作用;另一方面可抑制器件加工过程中有害缺陷的生成。目前,光致发光(PL)作为表征半导体材料的一种有效手段得到了广泛的应用。研究光致发光谱可认识材料的一系列物理过程和性质,还可获得有关局域态的知识,

硅单晶Czochralski法生长全局数值模拟Ⅰ.传热与流动特性

利用有限元方法对炉内的动量和热量传递过程进行了全局数值模拟,研究了硅单晶Czochral-ski(Cz)法生长时的总体传热和流动特性.假定熔体和气相中的流动都为准稳态轴对称层流,熔体为不可压缩流体,Cz炉外壁温度维持恒定,模拟结果表明:熔体流型及炉内传热特性与Marangoni效应密切相关,设置在晶体和坩埚间的气体导板能降低加热器的功率并改变熔体流型.

氮掺杂工艺以及退火处理对直拉法单晶硅的影响

随着集成电路的飞速发展,要求超大规模集成电路用硅片具有更少的晶格缺陷及更低的有害杂质含量。因此,在晶体生长和器件制造过程中,必须对缺陷进行很好地控制,缺陷在硅材料的质量控制中起着关键作用。近年来通过氮掺杂控制缺陷动力学并改变缺陷的演变已被广泛应用于直拉法单晶硅中。本文以氮掺杂技术为基础,介绍了氮掺杂剂的基本性质及其与CZ硅中点缺陷的相互作用,氮掺杂对氧沉淀物、空洞的影响,以及退火处理对晶体原生颗粒、体微缺陷等的影响。

Ф400mm直拉硅单晶生长过程中氧浓度对微缺陷影响的数值模拟

针对大直径直拉硅的微缺陷控制问题,模拟研究了初始氧浓度对于直径400 mm直拉硅单晶生长过程中原生点缺陷、空洞和氧沉淀演变规律。结果表明:晶体生长过程中氧沉淀和空洞的浓度及尺寸受晶体所经历的热历史和初始氧浓度的共同影响。当温度降低时,氧沉淀和空洞浓度降低,空洞尺寸增大,氧沉淀尺寸随初始氧浓度不同变化规律相异。在较低初始氧浓度时,随温度降低氧沉淀尺寸减小,在较高氧浓度时,氧沉淀尺寸增加。在相同热条件下,高温时,随初始氧浓度增加,空洞浓度先降低后升高,随后又继续降低;低温时,空洞浓度先不变后降低。

硅中的氮氧复合物及其施主行为

含氮 CZ硅的电学性能完全有别于含氮的 FZ硅和无氮的 CZ硅 .研究表明 ,含氮 CZ硅能形成一种与氮有关的新施主 ,它随氮氧复合物的形成而形成 ,随氮氧复合物的消失而消失 .文章进一步研究了氮 -新施主的形成和消除与热处理条件的关系 。

表面张力温度系数对硅单晶生长的影响

利用有限元方法对硅单晶Czochralski(Cz)法生长炉内的流动和传输过程进行了全局数值模拟,研究了表面张力温度系数对硅单晶生长过程的影响,模拟的表面张力温度系数范围是(0-0.35)×10-3N/m·K.结果表明:随着表面张力温度系数的增加,由Marangoni效应驱动的熔体表面流动能强化熔体的自然对流,从而减小了通过熔体自由界面的温差,降低了加热器的功率.但是,结晶界面更凸向熔体,在结晶界面处晶体内的轴向温度梯度减小;对常规Cz炉,结晶界面处的平均氧浓度先减小然后增大,而对于具有气体导板的Cz炉,Marangoni效应总是使结晶界面处的平均氧浓度减小.

半导体硅材料的进展与发展趋势

本文叙述了近年来国际国内半导体材料的发展情况及未来的发展方向，同时叙述了半导体工业对硅材料的要求，并提出了我国发展硅材料的建议。