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1、第34卷第6期浙江大学学报(工学版)Vol.34№.62000年11月JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)Nov.2000文章编号:10082973X(2000)0620660205硅中的氮氧复合物及其施主行为张锦心,刘培东,李立本(浙江大学硅材料科学国家重点实验室;浙江半导体技术有限责任公司,浙江杭州310027)摘要:含氮CZ硅的电学性能完全有别于含氮的FZ硅和无氮的CZ硅L研究表明,含氮CZ硅能形成一种与氮有关的新施主,它随氮氧复合物的形成而形成,随氮氧复合物的消失而消失L文章进一步研究了氮2新施主的形成和消除
2、与热处理条件的关系,并对这些实验结果进行了探讨L关键词:氮2氧复合物;氮2新施主;CZ硅中图分类号:TN304.0文献标识码:A硅中的氧在300～500℃的热历史中会产生热施主(TD),它引起材料的电阻率的漂移,氩气氛直拉硅一般在650℃下,20min以上的热处理就能将热施主去除,但氮保护气氛下生长的直拉[1]硅由于氮的引入,材料的电学性能发生了很大的改变,杨德仁等人发现650℃下,电阻率稳定化处理后的含氮CZ硅(NCZSi),在随后的800℃以上的热处理时,N型样品电阻率上升,P型样品电[2]阻率下降,杨德仁等人把它归于NCZSi中热受主的形成L张溪文等人则认为NCZSi
3、中会产生一种热施主,N型样品电阻率上升,P型样品电阻率下降与这种热施主的消失有关L硅中的氮主要以氮对的形式存在,只有少量的氮(小于1%)以代位氮的形式出现,因此,氮是VA中唯一没有浅施主特性的元素,FZSi中的氮几乎无电活性L为弄清CZ硅中氮的电活性的来源及其本质,以及形成和消除情况,本文对此进行了较为详尽的探讨L1实验方法与结果1.1微氮硅的电学性能实验选用同一台单晶炉(860D),采用相同拉晶工艺制备含氮CZ硅(NCZSi)和无氮CZ硅(ACZSi),ACZSi整个过程采用氩气保护,NCZSi则采用氩气化料,氮气拉晶,因而硅中引入微量的氮L实验采用四探针电阻率测试仪测量
4、样品的电阻率,载流子浓度的换算依据采用ASTM标准F723288,氧、碳、氮浓度的测量用Nicolet410型FTIR测试仪,换算关系依据为GB1551289,即〔Oi〕17-1-317-1-3=3.14×10·Amax(1107cm)öcm,〔Cs〕=1.0×10·Amax(607cm)öcm,〔Np〕=1.83×17-1-310·Amax(963cm)öcmL同样切自尾部的N型ACZSi和N型NCZSi的原生样品(厚度4mm),氧浓度相近,碳浓度都16-3小于2.5×10·cm,将它们按600℃→700℃→800℃→700℃→600℃的循环反复进行1h热处理,每次热处理
5、后,样品快速拉至炉外,并迅速风冷至室温,而后经HF漂洗除去氧化膜,再进行电阻率和红外测量L图1是NCZSi电阻率随热处理条件的变化,图中各点旁边的数字为总的热处理小时数L由图1可以看出,热处理的温度升高时,电阻率变大,而温度降低后,电阻率变小L在最初的热处理阶段其变化几乎是可逆的,但随着热处理时间的加大,变化的幅度减小,最后趋于稳定L图2是ACZSi的实验结果,实验表明,经600℃,1h的热处理后,电阻率基本上已趋于稳定L收稿日期:1998204212作者简介:张锦心(1942-),女,江苏吴江人,浙江大学高级工程师,从事硅材料与生产研究L©1994-2010ChinaAc
6、ademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第6期张锦心,等:硅中的氮氧复合物及其施主行为661图1N型NCZSi的电阻率随热处图2N型ACZSi的电阻率随热处理条理条件的变化件的变化Fig.1RelationbetweenresistivityFig.2RelationbetweenresistivityofofNCZSiandannealingACZSiandannealingtemperaturetemperature图3是NCZSi的原生样品(图中0点)和经6
7、00℃,1h(1点)、800℃,1h(3点)热处理后样品的红外谱图,谱图中NA、NB是孤立的氮对的吸收峰,NA1、NA2、NA3、NB1、NB25条吸收峰是氮[3]氧复合物的吸收峰,由图3可以看出,原生样品经600℃,1h热处理后氮峰强度减小,而氮氧复合物吸收峰强度增大,当样品经800℃,1h热处理后,氮峰强度增大,氮氧复合物强度减小,由此[4]表明硅中的氮对和氮氧复合物可以相互转化,祁明维等人则证明了它们处于动态平衡状态L图4是氮峰强度(NA)随热处理温度和时间的变化曲线,图4表明,0～5h内,氮峰的变化几乎是可
