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本文研究了大直径直拉硅单晶中的原生微缺陷—流动图形缺陷(flow pattern defects,FPDs)。分析了FPDs的微观形貌,及其在Secco腐蚀液中的演变过程;对轻掺B、重掺Sb硅片在Ar,H2,N2,N2/O2(3%)不同气氛下进行高温快速退火(RTA),研究了FPDs的高温退火行为及减少FPDs的快速退火工艺。 实验结果表明:FPDs外部轮廓为抛物线型,内部存在台阶结构。利用原子力显微镜观察发现位于FPDs端部的空洞结构有单型和双型两种类型,并首次发现空洞两侧有对称凸起结构。提出了一个抛物线模型,首次对FPDs在Secco腐蚀液中的演变过程进行了合理的解释。 硅片经1100℃以上高温RTA处理后,FPDs明显减少,其密度随着退火时间的延长而不断降低。高温RTA处理过程中FPDs端部空洞微结构发生变化,本文对其湮灭机理进行了详细探讨。氢气高温RTA处理,是减少FPDs的最有效退火工艺,氨气次之。 首次对大直径重掺Sb硅片中的FPDs进行了研究。重掺Sb硅片中FPDs密度比轻掺B的高出一个数量级;在经过相同工艺处理后,重掺Sb硅片中FPDs密度明显降低,且降低幅度大于轻掺B硅片。硅中大量Sb原子的掺入,影响了氧的行为,进而影响了原生微缺陷的分布及退火行为,具体的影响机制有待于进一步研究。