晶體硅中銅沉淀和鎳沉淀的研究.pdf

1、在晶體硅材料制備和硅基器件制造過(guò)程中，過(guò)渡族金屬銅(Cu)和鎳(Ni)非常有可能沾污硅片。研究表明，銅和鎳在硅中具有很高的擴(kuò)散系數(shù)，并且固溶度隨著溫度降低而急劇下降，因此在硅片熱處理后的冷卻過(guò)程中容易形成金屬沉淀，對(duì)硅器件性能及可靠性帶來(lái)非常不利的影響。因此，硅中過(guò)渡族金屬的沉淀行為，尤其是銅、鎳雜質(zhì)的沉淀行為一直是硅材料研究領(lǐng)域受到關(guān)注的問(wèn)題。研究銅、鎳在晶體硅中的沉淀行為，不僅在理論上有著重要意義，而且對(duì)提高硅器件性能和成品率也有重

2、要的作用。本論文通過(guò)擇優(yōu)腐蝕和光學(xué)顯微鏡觀察，配合傅里葉紅外光譜儀，得出了以下一些結(jié)論:
　　(1)研究了P型直拉單晶硅中銅沉淀和點(diǎn)缺陷的相互影響。研究發(fā)現(xiàn)，在P型直拉單晶硅中，銅沉淀呈現(xiàn)棒狀聚集體并主要分布在硅片的近表面處，而在硅片引入銅沉淀前后分別進(jìn)行熱氧化處理和快速熱處理后，銅沉淀的形貌和分布都發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)證明，間隙硅原子和空位的分布都會(huì)直接影響銅沉淀在硅片體內(nèi)的分布、密度和形貌。
　　(2)研究了在直拉單晶硅中，

3、潔凈區(qū)形成后過(guò)渡族金屬銅和鎳的沉淀行為。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于過(guò)渡族金屬銅，在P型直拉單晶硅中，只有在中高溫下引入銅雜質(zhì)并經(jīng)過(guò)快速熱處理后才會(huì)在潔凈區(qū)中生成銅沉淀;對(duì)于過(guò)渡族金屬鎳，研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論在何種溫度下引入鎳雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)快速熱處理和常規(guī)熱處理后潔凈區(qū)中都沒(méi)有沉淀產(chǎn)生。通過(guò)對(duì)比可以得出潔凈區(qū)中銅沉淀的產(chǎn)生受到硅片內(nèi)間隙銅原子的濃度和空位分布曲線的影響，而潔凈區(qū)中鎳沉淀難以產(chǎn)生是受到自身沉淀性質(zhì)和鎳硅化合物自吸雜作用的影響。
　　(3)研