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第1章前言
§1.1研究的背景和意义
§1.2本研究的目的
§1.3本文的结构安排及内容提要
第2章直拉硅单晶的微缺陷及其缺陷工程研究现状
§2.1引言
§2.2直拉硅单晶中的氧和空位
2.2.1直拉硅单晶的生长技术
2.2.2直拉硅单晶中氧的基本性质
2.2.3直拉硅单晶中空位的基本性质
§2.3直拉硅单晶中的氧沉淀
2.3.1直拉硅单晶中氧沉淀的基本性质
2.3.2直拉硅单晶中氧沉淀形成的动力学过程
2.3.3杂质对直拉硅单晶中氧沉淀的影响
§2.4直拉硅片的内吸杂技术
2.4.1基于普通炉退火的内吸杂工艺
2.4.2基于快速热处理的内吸杂技术
§2.5直拉硅单晶中的空洞型缺陷
2.5.1空洞型缺陷的基本性质
2.5.2空洞型缺陷形成的动力学过程
2.5.3杂质对直拉硅单晶中空洞型缺陷的影响
§2.6本文研究方向的提出
第3章实验样品和研究方法
§3.1晶体生长和硅片制备
3.1.1掺锗直拉硅单晶的生长及硅片制备
3.1.2高碳含量的直拉硅单晶的生长及硅片制备
§3.2研究方法
3.2.1退火工艺及热处理设备
3.2.2主要测试方法和测试设备
3.2.3基于第一性原理的计算
第4章掺锗对直拉硅片氧浓度和电学参数的影响
§4.1引言
§4.2实验
§4.3掺锗直拉硅片中的氧杂质浓度分布
4.3.1原生直拉硅片中的氧杂质浓度分布
4.3.2退火直拉硅片中的氧杂质浓度分布
§4.4掺锗直拉硅片中电阻率的分布状况
4.4.1直拉硅片的轴向电阻率分布
4.4.2直拉硅片的径向电阻率分布
§4.5掺锗直拉硅片中少子寿命的分布状况
4.5.1不同导电类型直拉硅片的少子寿命
4.5.2直拉硅片少子寿命径向分布均匀性分析
4.5.3抛光硅片表面的金属含量分析
§4.6本章小结
第5章掺锗对直拉硅片机械性能的影响
§5.1引言
§5.2实验
§5.3掺锗直拉硅片的弯曲度和翘曲度
5.3.1掺锗直拉硅片的主要几何参数
5.3.2掺锗直拉硅片由退火引起的翘曲度
§5.4掺锗对直拉硅片位错滑移的影响
5.4.1原生掺锗直拉硅片表面压痕引起的位错滑移
5.4.2热处理后掺锗直拉硅片表面划痕引起的位错滑移
§5.5掺锗对直拉硅片的断裂强度的影响
5.5.1小尺寸氧沉淀对掺锗直拉硅片的断裂强度的影响
5.5.2大尺寸氧沉淀对掺锗直拉硅片断裂强度的影响
§5.6本章小结
第6章掺锗直拉硅单晶中的氧沉淀
§6.1引言
§6.2实验
§6.3掺锗对直拉硅单晶中原生氧沉淀的影响
6.3.1原生氧沉淀的形成
6.3.2原生氧沉淀的分布特征
6.3.3原生氧沉淀的长大
§6.4掺锗直拉硅单晶低温退火下的氧沉淀
6.4.1低温单步退火中的氧沉淀
6.4.2低-高两步退火中的氧沉淀
§6.5掺锗直拉硅单晶高温退火下的氧沉淀
6.5.1原生硅晶体在高温退火下的氧沉淀
6.5.2消除热历史后的硅晶体在高温退火下的氧沉淀
§6.6掺锗直拉硅单晶中氧沉淀的热稳定性
6.6.1原生氧沉淀的热稳定性
6.6.2氧沉淀在普通炉退火下的热稳定性
6.6.3氧沉淀在快速热退火下的热稳定性
§6.7掺锗影响直拉硅单晶中氧沉淀的机理
§6.8本章小结
第7章掺锗直拉硅片的内吸杂工艺
§7.1引言
§7.2实验
§7.3掺锗直拉硅片中氧杂质的外扩散
7.3.1掺锗直拉硅片中氧杂质的高温外扩散
7.3.2锗促进硅中氧原子外扩散的机理
§7.4掺锗直拉硅片的内吸杂工艺研究
7.4.1高-低-高三步退火内吸杂工艺
7.4.2高温单步退火内吸杂工艺
7.4.3基于快速热处理的内吸杂技术
§7.5掺锗直拉硅片在模拟DRAM制造热工艺中的内吸杂
7.5.1基于普通炉退火的DRAM制造热工艺的模拟
7.5.2具有快速热退火预处理的DRAM制造热工艺的模拟
7.5.3掺锗直拉硅片洁净区和吸杂区的热稳定性
7.5.4掺锗直拉硅片对重金属原子的内吸杂能力
§7.6本章小结
第8章掺锗直拉硅单晶中的空洞型缺陷
§8.1引言
§8.2实验
§8.3掺锗直拉硅片中的晶体原生颗粒
8.3.1锗浓度对掺锗直拉硅片的晶体原生颗粒的影响
8.3.2硼浓度对掺锗直拉硅片的晶体原生颗粒的影响
8.3.3间隙氧浓度对掺锗直拉硅片晶体原生颗粒的影响
8.3.4退火气氛对掺锗直拉硅片晶体原生颗粒消除的影响
8.3.5氢气氛下掺锗直拉硅片晶体原生颗粒退火消除行为
§8.4掺锗直拉硅片中的流动图形缺陷
8.4.1掺锗直拉硅片流动图形缺陷腐蚀工艺参数优化
8.4.2掺锗直拉硅片的流动图形缺陷的径向分布
8.4.3锗浓度对掺锗直拉硅片流动图形缺陷的影响
8.4.4硼浓度对掺锗直拉硅片流动图形缺陷的影响
8.4.5间隙氧浓度对掺锗直拉硅片流动图形缺陷的影响
8.4.6掺锗直拉硅片流动图形缺陷退火消除行为
§8.5掺锗影响直拉硅单晶中空洞型缺陷形成的机理
§8.6本章小结
第9章高碳含量的直拉硅单晶中的氧沉淀
§9.1引言
§9.2实验
§9.3碳对基于CFA的内吸杂工艺过程中氧沉淀的影响
9.3.1普通炉高-低-高三步退火过程中的氧沉淀
9.3.2普通炉Ramping退火过程中的氧沉淀
§9.4碳对基于RTA的内吸杂工艺过程中氧沉淀的影响
9.4.1快速热处理-低-高两步退火过程中的氧沉淀
9.4.2快速热处理-高温单步退火过程中的氧沉淀
§9.5高浓度碳影响直拉硅单晶中氧沉淀的机理
§9.6本章小结
第10章高碳含量的直拉硅片的内吸杂工艺
§10.1引言
§10.2实验
§10.3高碳含量的直拉硅片基于普通炉退火的内吸杂工艺
10.3.1洁净区的形成
10.3.2洁净区的热稳定性
§10.4高碳含量直拉硅片基于Ramping退火的内吸杂工艺
10.4.1低温Ramping单步退火中洁净区的形成
10.4.2高温-低温Ramping两步退火中洁净区的形成
§10.5高碳含量的直拉硅片基于快速热处理的内吸杂工艺
10.5.1基于快速热处理的洁净区形成工艺
10.5.2快速热处理工艺形成洁净区过程中的影响因素
§10.6本章小结
第11章高碳含量的直拉硅单晶中的空洞型缺陷
§11.1引言
§11.2实验
§11.3高碳含量的直拉硅片中的原生流动图形缺陷
§11.4高碳含量的直拉硅片流动图形缺陷普通炉退火行为
11.4.1 CFA退火温度对流动图形缺陷的影响
11.4.2 CFA退火时间对流动图形缺陷的影响
11.4.3 CFA保护气氛对流动图形缺陷的影响
§11.5高碳含量的直拉硅片流动图形缺陷快速热退火行为
11.5.1 RTA退火温度对流动图形缺陷的影响
11.5.2 RTA退火时间对流动图形缺陷的影响
11.5.3 RTA退火后的冷却速率对流动图形缺陷的影响
§11.6高浓度碳影响直拉硅单晶空洞型缺陷形成的机理
§11.7本章小结
第12章同族元素掺杂直拉硅单品中复合体和微缺陷形成的理论依据和物理模型
§12.1引言
§12.2计算模型和实验方案
§12.3掺锗直拉硅单晶中的锗关复合体
12.3.1锗-空位复合体
12.3.2锗-空位-氧复合体
§12.4高碳含量的直拉硅单晶中的碳关复合体
12.4.1碳-空位复合体
12.4.2碳-空位-氧复合体
§12.5同族元素杂质影响直拉硅单晶中微缺陷的机理
§12.6本章小结
第13章总结与展望
§13.1主要创新性结果
§13.2未来工作展望
参考文献
致谢
附录:攻读博士学位期间取得的科研成果