【正文】 Defect engineering of Czochralski singlecrystal silicon 直拉 法單晶硅的缺陷預(yù)測 T. Sinnoa*， E. Dornbergerb， W. von Ammonb， . Brownc， F. Dupretd aDepartment of Chemical Engineering， University of Pennsylvania， Philadelphia，PA 191046393， USA bWackerSiltronic AG， D84479 Burghausen， Germany cDepartment of Chemical Engineering， Massachusetts Institute of Technology， Cambridge， MA 02139， USA dCESAME， Universite Catholique de Louvain， 4 . Lemaitre， B1348 LouvainlaNeuve， Belgium 摘要 ： 現(xiàn)代微電子設(shè)備生產(chǎn)要求單晶硅基片要有空前的均勻性和純度。結(jié)果表明：隨著 0高斯面的下移，熔體中的最小氧濃度降低，而固液界面的氧濃度升高，且徑向均勻性變差。隨著通電線圈距離和半徑的增大，硅熔體徑向磁場強(qiáng)度逐漸增大，對坩堝底部熔體向晶體 熔體固液界面處對流的抑制作用加強(qiáng)，固液界面下方熔體軸向流速減小，使得從坩堝底部運(yùn)輸上來的富氧熔體減少，繼而固液界面處的氧濃度降低。加熱器的溫度變化通過一個簡化的 集成模型模擬。 關(guān)鍵詞 ：晶體生長，切克勞斯基，缺陷預(yù)測，微電子，晶體 硅 Crystal shape 2D modeling for transient CZ silicon crystal growth 瞬態(tài) CZ法硅晶體生長晶形的 二 維模擬 a， a， a， b， a a Faculty of Physics and Mathematics， University of Latvia， Ze??u Street8， LV1002，Riga， Latvia b Siltronic AG， HannsSeidelPlatz4， D81737M252。目前世界上 95%的單晶硅的生產(chǎn)工藝沿用了 1916年切克勞斯基創(chuàng)建的工藝。rgen Evers， * Peter Kl220。 同時由于晶體生一長速度 Vpul和固液 界面處瞬時軸向溫度梯度 G 的比值的轉(zhuǎn)變 ， 適當(dāng)?shù)脑黾訜崞恋锥司喙枞垠w自由表面的距離 ， 改善了晶體中微缺陷的分布 ， 晶體中空位型缺陷的區(qū)域增大 ， 間隙型缺陷的區(qū)域減小 。 這與不同拉晶速度時 ， 晶體生長速度 Vpul和固液界面處瞬時軸向溫度梯度 G 的比值關(guān)系密切 。 在晶體的冷卻過程中 ， 晶體的中心會出現(xiàn)與空位相關(guān)的缺陷聚集 ， 如 COPs 等 。 應(yīng)用 CUSP磁場 ， 隨著其通電線圈距離和半徑的增大 ， 為保持硅熔體中一定的磁場強(qiáng)度分布 ， 施加的電流也逐漸增大 ， 與增大通電線圈距離相比 ， 增大通電線圈半徑所需的電流較大 ， 能耗較大 ， 增加生產(chǎn)成本 ， 不宜采用 。 模擬考慮了磁場強(qiáng)度 、 熱傳導(dǎo) 、 熱輻射和氣體 /熔體對流等物理現(xiàn)象 ， 采用有限元算法 ，以熱動力學(xué)第一定律即熱能守恒定律 ， 和動量守恒定律作為控制方程 ， 計(jì)算了晶體生長速度 ， 熱屏位置 ， CUSP 磁場不同通電線圈距離和不同通電線圈半徑條件下 單晶 硅體內(nèi)微缺陷濃度和分布情況 。 大 直 徑硅片極大的降低了 IC 制造的生產(chǎn)成本 ，但在大直徑直拉 單晶 硅 過程 中形成的微缺陷會影響 金屬 氧化物 半導(dǎo)體 (MOS)器件的柵極氧化層完整性 (GOI)， 從而影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能 。利用FEMAG/CZ 軟件模擬了不同速率下晶體的生長結(jié)果，結(jié)合其 cicv分布圖，分析出這種環(huán)狀分布的顆粒缺陷是由于晶體中間隙原子富集區(qū)產(chǎn)生的微缺陷，在外延過程中 (1050℃ ) 聚集長大，從而在界面處造成晶格畸變引起的。隨著襯底拉速的降低，間隙原子富集區(qū)的面積增大，硅片外延后越容易出現(xiàn)環(huán)狀分布的顆粒缺陷。單晶硅 中的微缺陷影響集成電路的成品率 。 φ300mm直拉 單晶硅 生長過程中 ， 晶體中的氧含量隨 CUSP磁場通電線圈距離和半徑的變化呈現(xiàn)一定規(guī)律 。 CUSP磁場通電線圈的距離對于 單晶硅 中的氧濃度有著顯著影響 。 隨著晶體生長速度的不斷增大 ， 單晶硅 中以空位為主的微缺陷區(qū)域逐漸增大 ， 以間隙原子為主的微缺陷區(qū)域逐漸減小 ， 同時 ， 間隙型微缺陷的濃度呈現(xiàn)不斷減小的趨勢 ， 空位型微缺陷的濃度呈現(xiàn)不斷增大趨勢 。 隨著晶體拉速的增大 ， V/G值在臨界范圍內(nèi)沿固液界面徑向分布的距離呈現(xiàn)一個極大值后減小 ， 所以晶體拉速的逐漸增大 ， 晶體中 CICV=0 的區(qū)域增大后隨之減小 。 熱屏底端距硅熔體自由表面距離的增加 ， 石墨加熱器維持晶體正常生長的加熱功率減小 ， 降低了石英 坩堝 壁的溫度 ， 坩堝 與熔硅的反應(yīng)速度降低 ，產(chǎn)生的 SiO數(shù)量減少 ， 從而降低了 單晶硅 體中的氧含量 。fers， Rudolf Staudigl， * and Peter Stallhofer 摘要 ：工業(yè)領(lǐng)域、科學(xué)領(lǐng)域和社會領(lǐng)域中許多劇變，要?dú)w因于于微電子工業(yè)的日新月異的發(fā)展?，F(xiàn)在的單晶硅可以生長到 2m長，直徑可達(dá) 300mm，重達(dá) 265kg。nchen， Germany 摘要 ： 本文給出 某 CZ法單晶硅生長的非穩(wěn)態(tài)軸對稱模型。同時給出一個 生長錐生長的數(shù)值模擬案例。隨著線圈距離和半徑的增大，為保持所需磁場強(qiáng)度，施加電流也逐漸增大，從而能耗增大，與增大通電線圈距離相比，增大通電線圈半徑所需的電流較大。分析表明，這與熔體自由表面處的 Marangoni 流有關(guān)，抑制該流動有利于熔體中氧的蒸發(fā)，從而在自由表面下獲得更低氧濃度的熔體，但會阻礙自由表面下方低氧熔體往固液界面的輸運(yùn)。隨著電子設(shè)備的特征長度進(jìn)入納米級別， 傳統(tǒng)的 生產(chǎn) 過程設(shè)計(jì)和優(yōu)化技術(shù)，已經(jīng)難以跟上晶體生長和晶片處理過程不斷演化的步伐。本文主要關(guān)注 直拉 法 單晶 硅中觀測到的兩種具體的微缺陷結(jié)構(gòu)：氧化誘生層錯環(huán)（ OSF環(huán)）和八面體空穴，后者是限制當(dāng)下商業(yè) 直拉單晶 硅 質(zhì)量的重要因素，也是亟待解決 的 問題。 日益嚴(yán)格 的模型唯實(shí)性和 模型預(yù)測能力，要求我們探尋 對于多個 完全不同長度尺寸上的重要現(xiàn)象的描述方法。 catholique de Louvain， LouvainlaNeuve， Belgium b FEMAG Soft . Company， LouvainlaNeuve， Belgium 摘要 ： 本文通過 FEMAG軟件 ， 進(jìn)行完全的瞬態(tài)、整體性模擬分析 ， 以預(yù)測生長中的 單晶 硅晶體中點(diǎn)缺陷的分部情況。晶體 熔體界面的形狀對晶體內(nèi)部缺陷行為的影響 通過試驗(yàn)加以研究。 關(guān)鍵詞 ： ， A2：缺陷， ， ， Effective simulation of the effect of a transverse magic field(TMF) in Czochralski Silicon growth 直拉 法硅晶生長過程中橫向磁場作用的有效模擬 Yoan Collet a， OlivierMagotte a， NathalieVandenBogaert a， RomanRolinsky a， FabriceLoix a， Matthias Jacot a， VincentRegnier a， JeanMarieMarchal a， b， Francois Dupret a， c， n a FEMAGSoft SACompany， MtStGuibert， Belgium b CAE Consulting， LouvainlaNeuve， Belgium c CESAME ， Universite180。 關(guān)鍵詞 ： ， ， ， 法， 直拉 法， Fixedpoint convergence of modular, steadystate heat transfer models coupling multiple scales and phenomena for melt–crystal growth 耦合熔晶生長中多尺度、現(xiàn)象的模塊化、穩(wěn)態(tài)熱傳模型的固定點(diǎn)法收斂性分析