直拉单晶硅的内吸杂效应及铜沉淀行为.pdf

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1、⑧论文作者签名：论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4．评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4．委员5：LAuthor’Ssignature：U1lfa山‘h一●■‘Supervlsor7Ssignature：ExternalReViewers：￡!Q￡』in!inSh曼咝h自i垒ng堕niY星r墨i垃ExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：2Q!!：3：窆浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究

2、工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：{沁葡镪签字日期：少I1年弓月I。日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解迸’江盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位

3、论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：妇1J年导师签名：10川签字日期：孑∞7锋乏月fD日／摘要摘要超大规模集成电路(IntegratedCircuit，IC)的发展对硅单晶材料提出了越来越严格的要求，随着集成电路特征线宽的减小，利用硅片的内吸杂来减少乃至消除集成电路制造过程中不可避免的金属沾污带来的危害成为一个重要的问题。改善硅片的内吸杂能力，除了快速热处理技术外，还可应用杂质工程技术。研究表明，在直拉硅中掺入适量的锗杂质，不仅可以调控硅中的微缺陷，还可增强硅片的内吸杂能力。到目前为止，关于掺锗直拉硅的研究仍集中在轻掺直拉单晶硅。本文研究了掺锗的重掺

4、和轻掺磷直拉单品硅的内吸杂效应以及掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为，得到以下主要结果：(1)研究了共掺锗的重掺磷直拉单晶硅的内吸杂效应。发现共掺锗的重掺磷直拉单晶硅可以在基于普通炉退火和快速热处理的内吸杂工艺中形成良好的内吸杂结构，并且掺锗可以改善重掺磷直拉单晶硅的内吸杂能力。同时发现，对于高．低．高普通炉退火内吸杂工艺，改变氧沉淀形核温度对共掺锗的重掺磷直拉硅片的体微缺陷(BulkMicroDefect，BMD)密度及洁净区(DenudedZone，DZ)影响不显著。此外，发现掺锗并没有改善重掺磷直拉单晶硅铜吸杂的热稳定性。(2)研究了共掺锗的轻掺磷直拉单晶硅的

5、内吸杂效应。发现经传统的高．低．高三步退火内吸杂工艺和基于快速热处理的内吸杂工艺(以下称MDZ工艺)形成的洁净区在受铜沾污后的表现不相同，即：由传统内吸杂工艺形成的洁净区完全消失，而由MDZ工艺形成的洁净区仍然存在，这表明MDZ工艺的吸杂效果要优于传统的内吸杂工艺。同时，也表明传统内吸杂工艺形成的洁净区是表观上的洁净区，实际上还可能存在小尺寸的氧沉淀及相关微缺陷；而经MDZ工艺形成的洁净区则是真正意义上的无缺陷区。通过对比掺锗浓度为10一和1020cm。的直拉单晶硅的内吸杂行为，发现当锗掺杂浓度达到一定程度后，再提高锗的掺入量对直拉单晶硅中内吸杂的作用有限。(3)研究

6、了共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为。发现共掺锗的重掺磷直拉单晶硅经10000C／3min退火并以300C／s冷却时形成的铜沉淀的腐蚀形貌表现为低密度大尺寸的棒状聚集体，与未掺锗样品的腐蚀形貌不相同，这表明掺锗对重掺磷直拉单晶硅的铜沉淀行为产生了显著的影响。同时发现，热处理温度和冷却速度也会影响共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀行为，这与形成铜沉淀的驱动力有关。通过高温快速热处理注入空位后，共掺锗的重掺磷直拉单晶硅中铜沉淀的腐蚀坑尺寸减小，密度增加。这是由于空位和铜沉淀释放的自间隙硅原子复合，从而促进了铜沉淀的形成。此外，发现经10000C高温退火后共掺锗浙江大学

7、硕十学位论文的重掺磷直拉单晶硅中的铜沉淀可以发生消融，这说明掺锗并没有改善重掺磷直拉单晶硅中铜沉淀的热稳定性。关键词：直拉单晶硅，氧沉淀，内吸杂，铜沉淀，掺锗IIAbstractWiththerapiddevelopmentofultralarge·scaleintegratedcircuits(IC)，therequirementsonsiliconmaterialshavebecomeincreasinglystringent．Andwiththeever-decreasingfeaturesizeofintegratedcircuits，the