硅材料中碳氧雜質行為(編輯修改稿)
2025-06-19 22:40 本頁面
【文章內容簡介】 集成電路中的漏電，降低成品率 ] xp [ kTD ??圖 氧的擴散系數(shù) 熱施主現(xiàn)象 硅樣品在 350500℃ 溫度區(qū)間加熱后， N型電阻率下降， P型電阻率升高的現(xiàn)象 最大值出現(xiàn)在 450 ℃ 間隙氧含量越大，熱施主產(chǎn)生的速率越快，熱施主達到的最大幅度越大 形成熱施主伴隨間隙氧濃度下降 熱施主是雙施主 550 ℃ 以上熱處理可以消除“熱施主” 對熱施主解釋 1954年 Fuller發(fā)現(xiàn)熱施主以來，進行了廣泛研究，提出多種模型（ SiO4, OV,….. ） 分子氧模型有較好的解釋 低溫退火時兩個氧原子組成一個雙原子氧復合體，像氧分子一樣，分子氧與原子氧存在動態(tài)平衡 分子氧在硅晶體中的擴散激活能很低（ ），擴散速度很快 分子氧可以形成雙重施主 高溫下分子氧被破壞 4222OOOOOO ii????新施主 硅樣品在 550800℃ 溫度區(qū)間長時間加熱后，會出現(xiàn)新的和氧有關的施主現(xiàn)象 新施主的形成速率較慢， 新施主與間隙氧的沉淀密切相關 硅中的碳雜質會促進新施主形成 熱施主的危害 使電阻率失真 單晶硅錠頭部與尾部氧含量不同，造成電阻率馬鞍型分布 ，高溫退火后的消除 熱施主效應 氧的測定 SiOSi鍵在紅外光譜上形成多個吸收峰 強峰： (9um) 1136 cm1, ( 8um) 1203 cm1, ( 19um) 517 cm1 其它峰： cm1, cm1, cm1, cm1 其中 9um峰是最強峰，在室溫下位置是 1107cm1 含氧硅的紅外光譜圖 氧的測定 Kaiser， 1956年發(fā)現(xiàn)紅外吸收光譜中 1107cm1吸收峰強度與 間隙氧 濃度呈線性關系 C 轉換系數(shù)，取 ? 吸收系數(shù)，通過下式計算 I0 基線強度 I 吸收峰強度 d 樣品厚度（ cm） )(10][ 317m a x ???? cmCO i ?IId 0ln1??硅中間隙氧的紅外光譜峰變化 紅外光譜法是測定硅中氧含量的常規(guī)方法 紅外光譜測定氧的注意事項 紅外光譜測定的是間隙氧量，測定前需要對樣品高溫處理得到間隙氧 因為硅的晶格吸收會造成 1107cm3附近峰重疊，需要用純凈硅片做參比樣品 樣品表面質量影響測試精度，樣品需要雙面精細的機械和化學拋光后測試 重摻雜樣品有很大的吸收，不宜用紅外方法測試（ P型電阻大于 .?， N型大于 cm.? ） 硅材料中的碳 碳雜質來自原料，熔點時碳的溶解度 3x1018 cm3 ，固態(tài)中的溶解度為 ， 單晶材料中一般控制在 1015~5x1016 cm3 提拉單晶中的碳石墨托反應產(chǎn)生的 CO溶于硅中：
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