直拉硅單晶壓痕位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng).pdf

1、作為集成電路的基礎(chǔ)材料，直拉單晶硅的機(jī)械強(qiáng)度一直得到研究者關(guān)注。隨著集成電路制造的光刻精度的提高，硅片的機(jī)械強(qiáng)度顯得尤為重要。在很大程度上，位錯(cuò)在應(yīng)力驅(qū)動(dòng)下的滑移反映了硅片的機(jī)械強(qiáng)度。近十年來，共聚焦顯微拉曼術(shù)已變得很成熟，而單晶硅具有特征的拉曼峰，其峰位對(duì)應(yīng)力相當(dāng)敏感。因此，可以利用共聚焦顯微拉曼術(shù)定量地表征硅片的應(yīng)力及其分布等，這為深入地研究單晶硅中的位錯(cuò)滑移與應(yīng)力之間的關(guān)系提供了有利條件。本文利用共聚焦顯微拉曼術(shù)研究了維氏壓痕的殘

2、余應(yīng)力與對(duì)位錯(cuò)滑移的影響，得到如下主要結(jié)果:
　　(1)研究了不同濃度硼摻雜的直拉單晶硅片上維氏壓痕位錯(cuò)的滑移行為，采用共聚焦顯微拉曼術(shù)研究了壓痕附近的應(yīng)力分布情況。結(jié)果表明:隨著摻硼濃度的提高，壓痕附近的殘余應(yīng)力明顯變小。此外，在經(jīng)過900℃/2h的熱處理后，電阻率為～1mΩ·cm的硅片上的壓痕位錯(cuò)沒有發(fā)生明顯的滑移，而電阻率為～10mΩ·cm的硅片上的壓痕位錯(cuò)則有較顯著的滑移。這是由于高濃度的硼雜質(zhì)對(duì)位錯(cuò)產(chǎn)生了明顯的釘扎作用，

3、從而抑制了位錯(cuò)的滑移。
　　(2)研究了重?fù)胶洼p摻硼直拉單晶硅片壓痕殘余應(yīng)力和位錯(cuò)滑移之間的關(guān)系，探討了維氏壓痕附近應(yīng)力在熱處理時(shí)釋放的原因。結(jié)果表明:壓痕在進(jìn)行900℃高溫?zé)崽幚頃r(shí)，其附近殘余應(yīng)力的釋放主要有兩個(gè)原因:在熱處理的前幾分鐘，其應(yīng)力釋放主要由于壓痕殘余的彈性形變的釋放所致，此時(shí)壓痕的殘余應(yīng)力急劇降低;在之后，位錯(cuò)的滑移是壓痕附近殘余應(yīng)力變小的主要原因:殘余應(yīng)力隨著位錯(cuò)的滑移而逐漸變小，如位錯(cuò)沒有產(chǎn)生滑移，則殘余應(yīng)力保

4、持不變。
　　(3)采用共聚焦顯微拉曼術(shù)研究了直拉單晶硅片上壓痕的殘余應(yīng)力經(jīng)過300℃或500℃熱處理后的預(yù)釋放，然后研究了應(yīng)力預(yù)釋放對(duì)壓痕位錯(cuò)在后續(xù)較高溫度（700℃-900℃）熱處理過程中滑移的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過應(yīng)力預(yù)釋放后，壓痕位錯(cuò)的滑移速率顯著變小，后續(xù)熱處理溫度越低，滑移速率的減小幅度越大。但是，只要足夠地延長(zhǎng)后續(xù)熱處理的時(shí)間，位錯(cuò)滑移的最大距離仍與未經(jīng)預(yù)應(yīng)力釋放情形時(shí)的一樣。因此，可以認(rèn)為:在壓痕的殘余應(yīng)力大于位錯(cuò)在