氫退火對直拉硅中氧沉淀及空洞型缺陷的作用.pdf

1、硅材料作為半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，對其質(zhì)量的要求也隨著集成電路特征線寬的不斷減小而越來越嚴格。近年來的研究表明，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MOS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)吸雜能力是一個重要的問題。本論文主要研究了高溫氫氣退火對直拉硅單晶中氧的外擴散、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熱處理(1000℃/2h、1200℃/2h)過程中體內(nèi)氧的外擴散情況，發(fā)現(xiàn)較氬氣高溫熱處理而言，氫氣高溫熱處理可以促進氧的外擴散，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處理的硅片，經(jīng)過不同溫度(450～850℃)、不同時間(4h、8h)的低溫熱處理后，再經(jīng)過高溫(1000℃)熱處

3、理時間隙氧濃度隨時間(0～16h)的變化。發(fā)現(xiàn)高溫預處理過程中引入的氫能夠在后續(xù)熱處理過程中和空位共同促進氧沉淀的形核，也能單獨促進氧沉淀的形核。我們認為氫促進氧沉淀形核可能有以下兩個原因：1.氫促進了低溫形核過程中氧的擴散；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處理的硅片，經(jīng)過后續(xù)低-高熱處理后潔凈區(qū)的情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過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了體內(nèi)氧沉