大直径CZSi单晶中微缺陷与间隙氧之间的关系

通过实验分析了大直径直拉硅片中间隙氧含量对原生新微缺陷的影响,并对具有不同间隙氧含量的硅片进行热处理实验。结果发现间隙氧含量影响到晶体中新微缺陷的密度,通过高温退火可显著降低微缺陷的密度。

Φ200mm CZSi复合式热场的数值模拟研究

对国产TDR-80型单晶炉的复合式热场系统进行了优化设计,建立了不同条件下的理论模型,采用有限元数值模拟的方法分析了主加热器的延伸率、埚径比和熔体高度变化对直拉硅单晶生长中的温度梯度和热流密度分布的影响,为提高晶体生长速率和质量提供了必要的理论依据。

NTDCZSi中氧的沉淀与吸除

在适当温度退火时，中子嬗变掺杂（NTD）的CZSi中产生的大量亚稳态辐照缺陷在退火过程中会增强氧的外扩散与沉淀。根据CZSi中热施主与电阻率的关系，利用扩展电阻（SR－100C）法测量了硅片退火后氧的纵向分布形式，发现辐照缺陷的存在影响了硅中氧的扩散与沉淀行为。

锗对CZSi中氧沉淀成核和沉淀形态的影响

CZSi中掺入等价元素锗 ,能影响低温退火时氧沉淀过饱和成核的成核速率与密度。在70 0℃退火时 ,抑制杆状氧沉淀的生成 ,在 90 0℃退火时 ,锗对氧沉淀的形态和长大几乎没有影响。实验表明 ,锗并不作为氧沉淀的成核中心 ,氧沉淀及其衍生的二次缺陷中也不包含锗。文中对锗影响氧沉淀的成核与形态进行了简要的讨论。

直径200mm太阳能CZSi复合式热场的数值模拟

用直径18英寸复合式热系统生长了直径200mm的太阳能CZSi单晶,计算机数值模拟分析表明,该热系统能降低熔硅纵向温度梯度,从而有效抑制熔体的热对流,并增加了熔硅与坩埚的边界层厚度,减少了SiO的熔入,降低了硅中氧、碳的含量,数值模拟对热场温度梯度的分析与实验结果较好地吻合。

CZSi中Ge增强氧外扩散现象

在退火处理时，Ｇｅ 易与Ｓｉ 中Ｏ 形成易挥发的ＧｅＯ 复合体，使硅片表面洁净区的形成受氧的外扩散和ＧｅＯ 挥发两种因素制约。即从效果上看，Ｇｅ 增强了氧的外扩散。

LSI用NTDCZSi的IG处理研究

利用中子嬗变掺杂(NTD)制备的CZSi(NTDCZSi)中大量存在的辐照缺陷在高温短时间(1100℃,4～8h)退火就可以完成NTDCZSi的IG处理,与CZSi的IG处理相比具有时间短、重复性、可靠性和稳定性规范性好的优点,在LSl制备中取得了良好的效果。

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 .

快速退火对大直径CZSi单晶中原生微缺陷的影响

本文利用快速退火对φ8″直拉硅单晶片中的流动图形缺陷(FPDs)进行了研究。首先用Secco腐蚀液腐蚀了大直径直拉硅片,利用光学显微镜观察了FPDs的宏观分布,并用原子力显微镜(AFM)对原生FPDs的微观形貌进行观察,证明了FPDs是一种空位型原生缺陷,然后采用了高温快速热处理,分别在N2、N2／O2(3％)、Ar三种气氛中对原生直拉单晶硅片进行了处理。对比退火前后FPDs密度的变化,分析了高温快速热处理对直拉硅单晶片中FPDs的影响,实验表明1200℃快速热处理180s可以显著降低硅片表面的FPDs。

热场分布对大直径CZSi单晶中氧含量的影响

为了降低大直径 ＣＺＳｉ单晶生长过程中氧的引入，采用不同的热场，通过最优化方法，得到了适于大直径（１５４ｍｍ）晶体生长的热场温度分布，使熔体的纵向温度梯度下降，热对流减小。

掺入杂质级等价元素锗的CZSi晶体性能研究

直拉硅单晶中掺入等价元素锗可以有效地抑制氧施主，提高硅片机械强度，改善氧沉淀的状况。研究了锗的最低有效浓度并探讨了其机理。

光激电流法测量掺锗CZSi中的深能级

用光激电流法研究了Ｇｅ作为杂质掺入到Ｓｉ中可能引入的深能级，发现掺锗量小于或等于１．０ｗｔ％（重量比）时，不会在ＣＺＳｉ中引入与锗有关的深能级；锗的引入降低了硅中点缺陷的浓度。

掺锗CZSi中光致发光谱的研究

本文研究了掺有不同浓度锗的直拉硅（ＣＺＳｉ）在温度３５０℃～５５０℃等时退火后的光致发光谱（ＰＬ谱）。结果发现：杂质锗使硅材料的本征激发峰强度增加，ＰＬ谱随着锗浓度的增加，峰位向低能端移动，ＰＬ峰变宽。实验也表明：随着退火温度的升高，在ＰＬ谱的低能端出现了新的激发峰，锗的存在推迟和抑制了新的激发峰的产生；与不掺锗的直拉硅相比，锗并没有在硅中引入新的深能级。

NTDCZSi中与氧有关的PL谱

中子嬗变掺杂直拉硅单晶(NTDCZSi)在1050～1100℃6h退火时,体内产生以较大辐照缺陷为核心的氧沉淀和衍生的二次缺陷.光致发光(PL)在0.76～1.000eV范围出现了PL峰,而非中照的CZSi在相同条件下退火却没有检测出明显的PL峰.本文与已发表过的文献进行了比较,初步认定本实验条件下出现的0.896eV、0.765eV、0.909eV、0.773eV是中照硅退火时由于产生了氧沉淀及其衍生的二次缺陷引入的深能级缺陷PL峰.

CZSi中氧的行为

讨论了CZSi中氧的四类行为:(1)由石英坩埚中直拉法生长晶体时氧的行为;(2)间隙氧的本征行为,例如扩散等;(3)亚稳结构,有O-V_(si),热施主与新施主,(4)热力学稳定结构,有各种氧沉淀及其诱生缺陷。

Φ6″CZSi热系统的改造对原生缺陷密度的影响

在大直径CZSi单晶生长时 ,热场与氩气流场通过影响晶体与熔体的温度分布来影响硅单晶中缺陷的形成 .通过变单晶炉的普通热系统为以矮加热器为主的复合式热系统 ,改普通氩气流场为可控氩气流场 ,得到了原生缺陷密度不同的硅单晶 ,并通过对氩气流场的模拟分析 ,较好地解释了实验结果 .

Effects of CZSi furnace modification on density of grown-in defects

During large diameter Czochralski silicon growth, heat zone and argon flow influence the formation of defects in silicon crystal by changing the distribution of temperature. Different silicon crys tals with various density of grown-in defects were grown by replacing the popular heater with the com posite heater and changing the popular argon flow into a controlled flow. The experimental results have been explained well by the numeric simulation of argon flow.

快速预热处理对大直径CZ-Si中FPDs及清洁区的影响

研究了不同气氛下快速预热处理(RTA)后,硅片中的流动图形缺陷(FPDs)密度和随后两步热处理形成的魔幻清洁区(MDZ)之间的关系.硅片经过高温快速预热处理后,再经过800℃(4h)+1000℃(16h)常规退火,以形成MDZ.研究发现,当硅片在Ar气氛或N2/O2(9%)混合气氛下RTA预处理后,FPDs密度较低,随后热处理出现的氧沉淀诱生缺陷密度较高、清洁区较宽.对于N2/O2混和气氛,随着O2含量的增加,FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度变小,纯O2气氛下预处理后硅片中FPDs和氧沉淀诱生缺陷密度最低.因此,可以通过调节N2/O2混合气氛中两种气氛的比例来控制空洞型微缺陷和硅片体内氧沉淀诱生缺陷的密度.