【摘 要】
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快速热处理(Rapid thermal processing,RTP)技术已经广泛用于集成电路的制造。近十年来,国际著名的硅材料供应商—美国的MEMC公司提出了一种基于RTP的所谓的“魔幻洁净区”(M
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快速热处理(Rapid thermal processing,RTP)技术已经广泛用于集成电路的制造。近十年来,国际著名的硅材料供应商—美国的MEMC公司提出了一种基于RTP的所谓的“魔幻洁净区”(Magic Denuded Zone,MDZ)技术,其基本思想就是利用RTP在硅片中形成浓度从表面到体内逐步升高的空位分布,以此来控制后续热处理中氧沉淀,从而在硅片体内形成高密度的氧沉淀而在近表面形成洁净区。与这一新技术相关的基本问题是空位如何影响直拉硅单晶的氧沉淀。本文研究了直拉硅单晶经过高温RTP后在不同低温区域缓慢升温过程中的氧沉淀形核,以揭示空位对氧沉淀形核产生显著影响的温度范围,取得了如下主要结果:研究了普通直拉(CZ)硅单晶和掺氮直拉(NCZ)硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理(RTP)后,再经600-1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为。研究表明,由RTP引入的空位在700-800℃间缓慢升温退火时对CZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著,而在800-900℃间缓慢升温退火时对NCZ硅中氧沉淀形核的促进作用最显著;在800℃以上,氮促进氧沉淀形核的作用比空位更强。此外,提出了适用于CZ和NCZ硅片的基于高温RTP和低温缓慢升温热处理的内吸杂工艺。研究了重掺硼直拉硅单晶和重掺砷直拉硅单晶在氩气氛下进行1250℃/50s的快速热处理(RTP)后,再经600-1000℃的不同温区内的缓慢升温处理和1000℃保温处理后的氧沉淀行为。对于重掺硼直拉硅单晶而言,由RTP引入的空位在800-900℃之间促进了氧沉淀的形核,这是由于空位促进了作为氧沉淀异质形核中心的B-O复合体的形成所导致的;而在更低的温度区域,空位没有表现出明显的促进氧沉淀形核的作用。而对于重掺砷直拉硅单晶来说,由RTP引入的中性空位在600-800℃之间显著地促进了氧沉淀的形核,这可能是由于这些中性空位促进了砷—带电空位—氧之间形成的复合体长大为氧沉淀核心;在更高的温度区域,RTP引入的中性空位对氧沉淀的形核不起促进作用。
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