氫退火對(duì)直拉硅中氧沉淀及空洞型缺陷的作用.pdf

1、硅材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，對(duì)其質(zhì)量的要求也隨著集成電路特征線寬的不斷減小而越來(lái)越嚴(yán)格。近年來(lái)的研究表明，高溫氫氣退火能夠消除硅片表面的空洞型缺陷(void)和降低硅片表面的粗糙度，因此可以有效提高M(jìn)OS器件柵氧化層的完整性。內(nèi)吸雜能力是衡量硅片質(zhì)量的另一個(gè)重要方面，然而隨著硅片直徑的增大，硅片中的初始氧濃度有所降低，如何提高硅片的內(nèi)吸雜能力是一個(gè)重要的問(wèn)題。本論文主要研究了高溫氫氣退火對(duì)直拉硅單晶中氧的外擴(kuò)散、內(nèi)吸雜和空洞型缺陷的

2、影響，獲得了以下一些結(jié)果： 研究了硅片在氫氣和氬氣氛下高溫?zé)崽幚?1000℃/2h、1200℃/2h)過(guò)程中體內(nèi)氧的外擴(kuò)散情況，發(fā)現(xiàn)較氬氣高溫?zé)崽幚矶?，氫氣高溫?zé)崽幚砜梢源龠M(jìn)氧的外擴(kuò)散，使硅片近表面區(qū)域的氧濃度更低。 研究了以不同溫度(1000℃、1200℃)、不同冷卻速度(淬冷，緩慢冷卻)在氫氣和氬氣氛下預(yù)處理的硅片，經(jīng)過(guò)不同溫度(450～850℃)、不同時(shí)間(4h、8h)的低溫?zé)崽幚砗螅俳?jīng)過(guò)高溫(1000℃)熱處

3、理時(shí)間隙氧濃度隨時(shí)間(0～16h)的變化。發(fā)現(xiàn)高溫預(yù)處理過(guò)程中引入的氫能夠在后續(xù)熱處理過(guò)程中和空位共同促進(jìn)氧沉淀的形核，也能單獨(dú)促進(jìn)氧沉淀的形核。我們認(rèn)為氫促進(jìn)氧沉淀形核可能有以下兩個(gè)原因：1.氫促進(jìn)了低溫形核過(guò)程中氧的擴(kuò)散；2.氫和氧原子結(jié)合形成了氧沉淀的異質(zhì)形核中心。 比較了在氫氣和氬氣氛下高溫預(yù)處理的硅片，經(jīng)過(guò)后續(xù)低-高熱處理后潔凈區(qū)的情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)氫氣高溫退火的硅片生成更寬、質(zhì)量更好的潔凈區(qū)，并且由于氫退火促進(jìn)了體內(nèi)氧沉