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氧是直拉硅单晶中最重要的非故意掺入的杂质,与此相关的氧沉淀一直是硅材料的重要研究课题。在某一温度下,氧沉淀在达到平衡状态后会出现所谓的“熟化现象”。到目前为止,对这一现象的研究还不够系统深入。此外,掺氮对直拉硅氧沉淀熟化的影响还有待揭示。本论文在借助傅立叶红外光谱(FTIR)和择优腐蚀结合光学显微术的基础上,利用扫描红外显微术(SIRM)对掺氮和普通直拉硅片经低温和高温两步退火的氧沉淀的熟化现象进行了对比研究,得到如下主要结果:研究了普通直拉(CZ)硅单晶和掺氮直拉(NCZ)硅单晶经800℃/8 h和1000℃/X h(X=4、8、16、32、64、128、256)两步热处理后的氧沉淀行为。结果表明:CZ硅单晶在1000℃热处理64 h后出现氧沉淀的熟化,而NCZ硅单晶中氧沉淀的熟化则在1000℃热处理32 h后即可发生,这表明氮加速了直拉硅单晶中氧沉淀的熟化过程。这是由于氮的引入提供了氧沉淀的异质形核中心,使得NCZ硅单晶在低温热处理时形成的氧沉淀核心显著增多,因而在高温热处理时氧沉淀在较短的时间内即可达到平衡状态而进入熟化过程。SIRM明确地显示氧沉淀进入熟化过程后,小尺寸的氧沉淀被消融而大尺寸氧沉淀进一步长大并诱生出二次缺陷。氧沉淀与基体间的界面能的降低被认为是氧沉淀熟化过程的驱动力。研究了普通的和掺氮的重掺砷直拉硅单晶经650℃/8 h和1000℃/X h(X=4、8、16、32、64、128、256)两步热处理后的氧沉淀行为。研究表明,与普通重掺砷直拉硅单晶相比,掺氮的重掺砷直拉硅单晶中的氧沉淀密度显著增加而尺寸减小;并且氧沉淀的熟化提前16小时发生。此外,掺氮的重掺砷直拉硅单晶中的氧沉淀的尺寸分布更加均匀。分析认为,在650℃热处理时,掺氮的重掺砷直拉硅单晶中会形成氮氧复合体,它们作为氧沉淀的异质形核中心使氧沉淀核心的密度增加,因而加速了后续1000℃热处理时的氧沉淀及其熟化过程。