直拉單晶硅的內(nèi)吸雜效應(yīng)及銅沉淀行為.pdf

1、超大規(guī)模集成電路(Integrated Circuit,IC)的發(fā)展對(duì)硅單晶材料提出了越來(lái)越嚴(yán)格的要求,隨著集成電路特征線寬的減小,利用硅片的內(nèi)吸雜來(lái)減少乃至消除集成電路制造過(guò)程中不可避免的金屬沾污帶來(lái)的危害成為一個(gè)重要的問(wèn)題。改善硅片的內(nèi)吸雜能力,除了快速熱處理技術(shù)外,還可應(yīng)用雜質(zhì)工程技術(shù)。研究表明,在直拉硅中摻入適量的鍺雜質(zhì),不僅可以調(diào)控硅中的微缺陷,還可增強(qiáng)硅片的內(nèi)吸雜能力。到目前為止,關(guān)于摻鍺直拉硅的研究仍集中在輕摻直拉單品硅。

2、本文研究了摻鍺的重?fù)胶洼p摻磷直拉單晶硅的內(nèi)吸雜效應(yīng)以及摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч柚械你~沉淀行為,得到以下主要結(jié)果:
　　 (1)研究了共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч璧膬?nèi)吸雜效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч杩梢栽诨谄胀t退火和快速熱處理的內(nèi)吸雜工藝中形成良好的內(nèi)吸雜結(jié)構(gòu),并且摻鍺可以改善重?fù)搅字崩瓎尉Ч璧膬?nèi)吸雜能力。同時(shí)發(fā)現(xiàn),對(duì)于高.低.高普通爐退火內(nèi)吸雜工藝,改變氧沉淀形核溫度對(duì)共摻鍺的重?fù)搅字崩杵捏w微缺陷(Bulk MicroD

3、efect,BMD)密度及潔凈區(qū)(Denuded Zone,DZ)影響不顯著。此外,發(fā)現(xiàn)摻鍺并沒(méi)有改善重?fù)搅字崩瓎尉Ч桡~吸雜的熱穩(wěn)定性。
　　 (2)研究了共摻鍺的輕摻磷直拉單晶硅的內(nèi)吸雜效應(yīng)。發(fā)現(xiàn)經(jīng)傳統(tǒng)的高-低-高三步退火內(nèi)吸雜工藝和基于快速熱處理的內(nèi)吸雜工藝(以下稱MDZ工藝)形成的潔凈區(qū)在受銅沾污后的表現(xiàn)不相同,即:由傳統(tǒng)內(nèi)吸雜工藝形成的潔凈區(qū)完全消失,而由MDZ工藝形成的潔凈區(qū)仍然存在,這表明MDZ工藝的吸雜效果要優(yōu)于傳

4、統(tǒng)的內(nèi)吸雜工藝。同時(shí),也表明傳統(tǒng)內(nèi)吸雜工藝形成的潔凈區(qū)是表觀上的潔凈區(qū),實(shí)際上還可能存在小尺寸的氧沉淀及相關(guān)微缺陷;而經(jīng)MDZ工藝形成的潔凈區(qū)則是真正意義上的無(wú)缺陷區(qū)。通過(guò)對(duì)比摻鍺濃度為1019和1020cm-3的直拉單晶硅的內(nèi)吸雜行為,發(fā)現(xiàn)當(dāng)鍺摻雜濃度達(dá)到一定程度后,再提高鍺的摻入量對(duì)直拉單晶硅中內(nèi)吸雜的作用有限。
　　 (3)研究了共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч柚械你~沉淀行為。發(fā)現(xiàn)共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч杞?jīng)1000℃/3min退火

5、并以30℃/s冷卻時(shí)形成的銅沉淀的腐蝕形貌表現(xiàn)為低密度大尺寸的棒狀聚集體,與未摻鍺樣品的腐蝕形貌不相同,這表明摻鍺對(duì)重?fù)搅字崩瓎尉Ч璧你~沉淀行為產(chǎn)生了顯著的影響。同時(shí)發(fā)現(xiàn),熱處理溫度和冷卻速度也會(huì)影響共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч柚械你~沉淀行為,這與形成銅沉淀的驅(qū)動(dòng)力有關(guān)。通過(guò)高溫快速熱處理注入空位后,共摻鍺的重?fù)搅字崩瓎尉Ч柚秀~沉淀的腐蝕坑尺寸減小,密度增加。這是由于空位和銅沉淀釋放的自間隙硅原子復(fù)合,從而促進(jìn)了銅沉淀的形成。此外,發(fā)現(xiàn)經(jīng)1