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直拉硅(CZ)单晶广泛地用于集成电路的制造中,一个很重要的原因就是它具有与氧沉淀及其诱生缺陷相关的内吸杂(IG)功能。在器件制造的过程中,硅片中产生的氧沉淀及其诱生缺陷可以有效地清除硅片表面的有害金属杂质,从而有利于提高器件的成品率。随着超大规模集成电路(ULSI)的特征线宽的不断减小,直拉硅片的IG变得愈加重要。本论文主要研究了不同的热处理步骤、热处理条件以及氮杂质和中子辐照缺陷对直拉硅中的氧沉淀和IG的影响,获得了以下一些结果: 研究了低温(300~750℃)预处理对直拉硅在后续低温或者低-高退火过程中氧沉淀的影响,发现不同的低温预处理,尤其是低温阶段线性升温(Ramping)对氧沉淀有很强的促进作用,认为在低温退火过程中形成了类氧分子(O2i),它是一种快速扩散物质,能够促进氧的扩散和氧沉淀的形核。在掺氮直拉(NCZ)硅中,氮在低温下与氧形成的N2On是氧沉淀的异质形核中心,并且O2i的存在可能加快N2On的形成。在此基础上,提出了基于低温Ramping的IG工艺,这种工艺能够缩短热处理的时间,降低热预算。 研究表明低温Ramping预处理对硅片在低-高退火后形成的氧沉淀的形貌有影响:在经过低温Ramping预处理的样品中,氧沉淀密度高,尺寸较小,主要是对称性较高的球形氧沉淀;而在没有经过低温Ramping预处理的样品中,氧沉淀密度较低,尺寸较大,主要是片状的氧沉淀。 研究了热处理气氛(Ar,N2,N2+steam,O2和O2+steam)对直拉硅在常规高-低-高三步退火IG工艺中氧沉淀的影响,发现不同的热处理气氛对硅中间隙氧原子的外扩散没有明显的影响,但对体内的氧沉淀有显著的影响。在氧气或者水汽气氛下,硅片表面的氧化会向硅片体内注入高浓度的自间隙硅原子,从而抑制氧沉淀的形核和长大,因此硅片中氧沉淀密度较低,洁净区(DZ)比较宽;而在氮气氛下,硅片表面的氮化会向硅片体内注入高浓度的空位,促进氧沉淀的形核和长大,并且氮原子的内扩散也会促进氧沉淀的生成,因此硅片中氧沉淀密度较高,DZ较窄。 研究了NCZ硅中的氧沉淀和常规高-低-高三步退火IG工艺,发现经过高-低-高三步退火后在NCZ硅片中形成M型的氧沉淀分布。我们认为,氮在低温下能够与氧结合生成N2On复合体,在高温下与氧、空位结合形成N2V2Om复合体,这两种复合体作为氧沉淀的异质核心可以促进氧沉淀,因此氮杂质在高-低-高三步退火过程中会影响硅片中氧沉淀的分布;另外,氮原子在硅中的扩散速率