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半导体技术 2009年第10期34卷 965-967页

作者：邹子英吴晓虹上海市计量测试技术研究院上海201203

As重掺杂Si片的电阻率可低到10-3Ω.cm,可用作外延片的衬底材料,对于正向压降低的半导体器件来说,用这类外延片制作器件是最恰当的选择。As重掺杂Si片在外延时容易产生气相自掺杂,尤其是同型外延时还存在固态外扩散现象,在整个制作器件... 详细信息

As重掺杂Si片的电阻率可低到10-3Ω.cm,可用作外延片的衬底材料,对于正向压降低的半导体器件来说,用这类外延片制作器件是最恰当的选择。As重掺杂Si片在外延时容易产生气相自掺杂,尤其是同型外延时还存在固态外扩散现象,在整个制作器件过程中易产生工艺参数偏差,导致器件性能下降,严重时器件失效,当然衬底材料也可以选用价格较高的背处理工艺Si片,能有效地抑制由于后续加工工艺产生的许多缺陷。对某生产厂生产的一批器件电参数性能下降的原因进行了剖析,分析阐明了以As重掺杂Si片为衬底的外延片中衬底杂质对器件质量的影响。

关键词：重掺砷外延层衬底杂质电阻率

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空位对直拉硅单晶中氧沉淀形核的作用

空位对直拉硅单晶中氧沉淀形核的作用

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作者：姜翰钦浙江大学

学位级别：硕士

快速热处理(Rapid thermal processing,RTP)技术已经广泛用于集成电路的制造。近十年来,国际著名的硅材料供应商—美国的MEMC公司提出了一种基于RTP的所谓的“魔幻洁净区”(Magic Denuded Zone,MDZ)技术,其基本思想就是利用RTP在硅片中... 详细信息

快速热处理(Rapid thermal processing,RTP)技术已经广泛用于集成电路的制造。近十年来,国际著名的硅材料供应商—美国的MEMC公司提出了一种基于RTP的所谓的“魔幻洁净区”(Magic Denuded Zone,MDZ)技术,其基本思想就是利用RTP在硅片中形成浓度从表面到体内逐步升高的空位分布,以此来控制后续热处理中氧沉淀,从而在硅片体内形成高密度的氧沉淀而在近表面形成洁净区。与这一新技术相关的基本问题是空位如何影响直拉硅单晶的氧沉淀。本文研究了直拉硅单晶经过高温RTP后在不同低温区域缓慢升温过程中的氧沉淀形核,以揭示空位对氧沉淀形核产生显著影响的温度范围,取得了如下主要结果:研究了普通直拉(CZ)硅单晶和掺氮直拉(NCZ)硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理(RTP)后,再经600-1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为。研究表明,由RTP引入的空位在700-800℃间缓慢升温退火时对CZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著,而在800-900℃间缓慢升温退火时对NCZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著;在800℃以上,氮促进氧沉淀形核的作用比空位更强。此外,提出了适用于CZ和NCZ硅片的基于高温RTP和低温缓慢升温热处理的内吸杂工艺。研究了重掺硼直拉硅单晶和重掺砷直拉硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理(RTP)后,再经600-1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为。对于重掺硼直拉硅单晶而言,由RTP引入的空位在800-900℃之间促进了氧沉淀的形核,这是由于空位促进了作为氧沉淀异质形核中心的B-O复合体的形成所导致的;而在更低的温度区域,空位没有表现出明显的促进氧沉淀形核的作用。而对于重掺砷直拉硅单晶来说,由RTP引入的中性空位在600-800℃之间显著地促进了氧沉淀的形核,这可能是由于这些中性空位促进了砷—带电空位—氧之间形成的复合体长大为氧沉淀核心;在更高的温度区域,RTP引入的中性空位对氧沉淀的形核不起促进作用。

关键词：硅氧沉淀快速热处理线性缓慢升温重掺硼重掺砷

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重掺杂对直拉硅单晶机械性能的影响

重掺杂对直拉硅单晶机械性能的影响

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作者：袁康浙江大学

学位级别：硕士

硅单晶的机械性能是包括集成电路在内的器件的制造和封装的限制因素。同时,硅单晶的机械性能还在无位错单晶生长、外延沉积以及硅片加工中起到十分重要的作用。因此,在过去的数十年中已经涌现出大量有关硅单晶机械性能的研究工作。尽管... 详细信息

硅单晶的机械性能是包括集成电路在内的器件的制造和封装的限制因素。同时,硅单晶的机械性能还在无位错单晶生长、外延沉积以及硅片加工中起到十分重要的作用。因此,在过去的数十年中已经涌现出大量有关硅单晶机械性能的研究工作。尽管如此,硅单晶的机械性能的研究依旧不如电学性能和光学性能的研究那样深刻。因此,丰富硅单晶的机械性能的研究显得很有必要。本文利用显微压痕、纳米压痕、超声回波和四点弯曲等方法详细研究了高浓度的磷、砷、锑和锡等杂质对直拉硅单晶的硬度、弹性模量、断裂韧性和抵抗位错滑移的能力等机械性能的影响,得到的如下主要结果:对比研究了重掺磷和重掺砷对直拉硅单晶的机械性能的影响。从显微压痕的尺寸,得知重掺磷硅单晶比重掺砷硅单晶具有稍高的维氏硬度。纳米压痕和超声回波两种表征方法都表明重掺磷硅单晶比重掺砷硅单晶具有略高的杨氏模量。结合纳米压痕和显微拉曼光谱,指出:相比于重掺磷硅单晶,重掺砷硅单晶在纳米压痕的加载过程中,金刚石立方相(Si-Ⅰ相)向体心立方相(Si-Ⅱ相)的转变更为显著。通过对维氏压痕出现侧裂纹频率和长度的统计分析,结合维氏压痕法的断裂韧性计算结果,重掺磷硅单晶具有更高的断裂韧性,并用密度泛函数(DFT)理论计算得到的Si-P键的键强大于Si-As键的键强的结果对其进行了解释。对于位错滑移,无论是在低温(600℃)时依靠恒定的切应力的作用还是在高温(900-1200℃)时依靠压痕残余应力的驱动,重掺磷硅单晶中的位错滑移都需要克服更高的临界应力。此外,位错滑移速度与温度之间的关系表明:重掺磷硅单晶具有稍低的位错滑移激活能。对比研究了掺杂浓度相当接近的重掺锑和重掺锡对直拉硅单晶的机械性能的影响。维氏硬度测试表明,重掺锑和重掺锡对硅单晶硬度的影响没有明显差异。超声回波法测试表明,两种重掺硅单晶的杨氏模量非常接近。此外,重掺锑和重掺锡对硅单晶的断裂韧性的影响也没有明显差异。通过研究位错在恒定切应力驱动下的滑移行为,发现:在500℃时,重掺锑硅单晶表现出更高的位错滑移临界切应力,当温度升高到600℃时,两种重掺硅单晶的位错滑移临界切应力的差异明显减小。位错在高温(800-1200℃)下依靠压痕残余应力的滑移情况表明:两种重掺硅单晶中位错在高温下滑移的临界切应力几乎没有差别。

关键词：直拉硅单晶重掺磷重掺砷重掺锑重掺锡机械性能

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