晶体硅中过渡族金属的沉淀规律

摘要

该文在综述前人工作的基础上,用红外扫描电镜(SIRM),电子扫描电镜(SEM)结合电子束诱生电流仪(EBIC),光学显微镜(optical microscopy)结合缺陷腐蚀法(Defect etching),和透射电镜(TEM)结合X射线能谱(EDX)以及表面光电压仪(SPV)等系统地研究了不同热处理温度和冷却速度下大、小直径直拉单晶硅和铸造多晶硅中铜,镍和铁的沉淀规律及其对材料电学性能和其后氧沉淀形成规律的影响.铜,镍和铁都易在晶界或位错上偏聚沉淀,而且不同的晶界对它们的沉淀规律都有显著的影响.但是无论在哪种晶体硅中,在沉淀温度以上热处理硅片,快速冷却都会在晶体硅中形成高密度的金属沉淀,从而导致极低的少子扩散长度,而慢冷条件下这些过渡族金属更加容易在缺陷处沉淀.这些实验结果表明:快冷条件金属沉淀以均匀形核为主,而慢冷条件下以异质形核为主.在室温下,铜沉淀团,镍沉淀和铁沉淀对少数载流子都有很强的复合特性,尤其是慢冷条件下所形成的金属沉淀,但是少子的扩散长度主要取决于材料中沉淀的密度.无论在普通直拉单晶硅还是在掺氮直拉单晶硅中,800℃以上的铜沉淀预处理都会显著促进其随后的氧沉淀形成,特别是快冷条件下的铜沉淀预处理.实验还发现,在经过800℃以上的铜沉淀预处理的硅片中形成了高密度但是较小的氧沉淀,而且氧沉淀一般以异质形核为主.这表明,铜沉淀诱生缺陷作为氧沉淀异质形核的中心,从而促进了氧沉淀的形核,而自间隙铜或其复合体对随后的氧沉淀没有明显的影响.然而,无论在普通直拉单晶硅还是在掺氮直拉单晶硅中,镍沉淀预处理都对其随后的氧沉淀形成都没有明显的影响.

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

第二章文献综述

2.1引言

2.2过渡族金属在硅中的固溶度

2.3过渡族金属在硅中的扩散

2.3.1硅中铜的扩散

2.3.2硅中镍的扩散

2.3.3硅中铁的扩散

2.4过渡族金属在硅中的沉淀规律

2.4.1晶体硅中铜的沉淀规律

2.4.2晶体硅中镍的沉淀规律

2.4.3晶体硅中铁的沉淀规律

2.5过渡族金属沉淀对硅材料电学性能和氧沉淀规律的影响

2.5.1过渡族金属沉淀对硅电学性能的影响

2.5.2过渡族金属沉淀对硅中氧沉淀生成规律的影响

2.6评论及其存在的问题

第三章实验方案及实验设备介绍

3.1实验方案

3.1.1研究晶体硅中金属沉淀的试验方案

3.1.2研究晶体硅中金属沉淀对氧沉淀规律影响的试验方案

3.2实验设备

第四章晶体硅中的铜沉淀规律

4.1大直径硅中本征点缺陷对铜沉淀的影响

4.1.1引言

4.1.2在快速冷却下大直径单晶硅中的铜沉淀规律

4.1.3在慢速冷却下大直径单晶硅中的铜沉淀规律

4.2小直径单晶硅中的铜沉淀规律

4.2.1引言

4.2.2实验结果

4.2.3实验结果讨论

4.2.4结论

4.3铸造多晶硅中铜沉淀规律

4.3.1引言

4.3.2实验结果

4.3.3实验结果讨论

4.3.4结论

4.4本章小结

第五章晶体硅中镍沉淀规律

5.1大小直径直拉单晶硅中镍沉淀规律

5.1.1引言

5.1.2实验结果

5.1.3实验结果讨论

5.1.4结论

5.2铸造多晶硅中镍沉淀规律

5.2.1引言

5.2.2实验结果

5.2.3实验结果讨论

5.2.4结论

5.3本章小结

第六章晶体硅中的铁沉淀规律

6.1引言

6.2实验结果

6.2.1大小直径单晶硅中铁沉淀规律

6.2.2铸造多晶硅中铁沉淀规律

6.3实验结果讨论

6.4结论

第七章单晶硅中过渡族金属沉淀对氧沉淀的影响

7.1引言

7.2实验结果

7.2.1普通或掺氮直拉单晶硅中铜沉淀对氧沉淀的影响

7.2.2普通或掺氮直拉单晶硅中镍沉淀对氧沉淀的影响

7.3实验结果讨论

7.4结论

第八章总结

参考文献

博士期间所发表的论文以及待发表论文

致谢