快速热处理对重掺杂硅片中氧沉淀的影响

• 作 者: 孙世龙
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2006年01期
• 关键词: 快速热处理 重掺杂硅片 氧沉淀 缺陷

在氮气和氩气气氛下,对重掺杂硅片进行快速热处理,研究了快速热处理温度、降温速度和保温时间对重掺杂硅片中氧沉淀的影响。 高温快速热处理取代常规内吸杂工艺中的第一步高温退火,可在硅片中形成理想密度的氧沉淀和良好的清洁区。实验结果表明,氩气和氮气气氛下,对重掺硼、重掺锑硅片进行快速热处理,均可形成高密度氧沉淀,在氮气气氛下得到的氧沉淀密度较高,清洁区质量也比较好。对重掺砷硅片快速热处理后,硅片中没有出现氧沉淀,而对快速热处理后的重掺砷硅片进行渐升温退火后,形成了较高密度的氧沉淀。快速热处理温度、时间、降温速度、退火气氛、掺杂原子等都对硅片中点缺陷的形成及分布产生影响,进而影响氧沉淀的形成。 氧沉淀的形成与硅片中点缺陷、掺杂原子有密切关系。重掺硼硅片中,由于掺杂原子硼的原子半径较小,大量硼原子掺入产生的应力场,在硅片中产生大量空位,同时硼原子和氧原子结合形成复合体作为氧沉淀的形核核心,促进氧沉淀的形成。重掺锑硅片中,锑原子半径大于硅原子半径,锑原子掺入产生的应力场,使晶格位置的硅原子进入到间隙位置。快速热处理激发的空位,一部分用来复合掉这些自间隙原子,剩余的作为氧沉淀的形核核心促进氧沉淀形成。在重掺砷硅片中,由于砷原子和空位相互作用,导致氧沉淀受到抑制。此外对经过快速热处理的重掺砷硅片在低温进行渐升温退火,退火过程中,氧沉淀核心的半径始终大于临界形核半径,从而有利于氧沉淀的形成。 快速热处理可以精确控制硅片温度,工艺时间短,节省能量,使金属杂质的扩散距离大大降低,可在超大规模集成电路用硅片的缺陷工程中推广应用。