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文檔簡介
1、氮雜質(zhì)對硅單晶的性質(zhì)有重要的影響,氮在硅中的性質(zhì)、存在形態(tài)以及和相關(guān)缺陷作用機(jī)理一直為人們所研究。本論文通過氮離子注入的方法在單晶硅中摻入氮雜質(zhì),經(jīng)RTP(Rapidthermalprocessing,快速熱處理)處理后,利用FTIR(Fouriertransforminfraredspectroscopy,傅立葉變換紅外光譜),SRP(SpreadingResistanceProfiles,擴(kuò)展電阻),DBS(Dopplerbroad
2、eningspectroscopy,正電子湮沒多普勒展寬能譜)等手段對注氮硅中氮—空位復(fù)合體,氮—氧復(fù)合體,以及氮對硅單晶的電學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究。下面是本論文研究工作的主要內(nèi)容,及其取得的主要成果: 1)利用FTIR對經(jīng)不同溫度的RTP處理的注氮硅片(CZ-Si和FZ-Si)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在經(jīng)750℃~850℃的RTP處理后出現(xiàn)未曾報道的新的紅外吸收峰。根據(jù)這些紅外吸收峰的退火行為,對它們出現(xiàn)的原因做出了解釋。并且,根據(jù)前人
3、理論計算的結(jié)果進(jìn)行了復(fù)合體結(jié)構(gòu)的建模,通過計算機(jī)模擬,驗證了在新出現(xiàn)的紅外吸收峰中有與N2V2復(fù)合體對應(yīng)的吸收峰。 2)利用SRP研究了不同溫度RTP處理后的注氮硅片的電學(xué)性能的變化,結(jié)果表明隨著RTP溫度的升高,注氮的n-型硅片的近表面的擴(kuò)展電阻不斷減小,即載流子濃度不斷的升高。由于替位態(tài)的氮在硅中是施主,因此認(rèn)為隨著RTP退火溫度的升高,部分間隙位的氮不斷向替代位氮轉(zhuǎn)化,從而增加了硅中載流子的濃度。 3)利用DBS研
4、究了不同溫度的RTP處理后的注氮硅片中的空位濃度變化的情況。結(jié)果表明,隨著RTP溫度的升高,DBS中反映空位濃度變化的S參量不斷的下降,這說明注氮硅中空位的濃度隨著退火溫度的升高而不斷的降低。RTP溫度升高到850℃時空位濃度下降得最多。結(jié)合紅外光譜實驗的結(jié)果,我們認(rèn)為隨著RTP溫度的升高,空位不斷地與氮原子相互作用而形成復(fù)合體。 4)利用FTIR研究了不同溫度的RTP退火后,氮和氧同時注入的n-型FZ-Si中氮氧復(fù)合體的變化情
5、況。FTIR結(jié)果表明,在450~850℃范圍內(nèi),RTP溫度升高氮氧復(fù)合體的紅外吸收峰有先增強(qiáng)后減弱的趨勢。450~650℃范圍內(nèi),氮氧復(fù)合體紅外吸收峰增強(qiáng);RTP溫度為650℃時,氮氧復(fù)合體的紅外吸收峰最強(qiáng);當(dāng)RTP溫度升高到750℃時,氮氧復(fù)合體的紅外吸收峰消失。但在RTP溫度650℃~750℃的范圍內(nèi),氮對相關(guān)的紅外吸收峰增強(qiáng)。氮氧復(fù)合體在RTP退火過程中消失后分解成間隙位的氮原子和氧原子。 5.將氮和氧同時注入n-型FZ-
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