氮離子注入單晶硅的性能研究.pdf

1、氮雜質(zhì)對單晶硅的性能有重要影響，氮在硅中的性質(zhì)，相關(guān)缺陷的作用機(jī)理，以及對硅電學(xué)性能的影響一直為人們所研究。本文通過氮離子注入的方法在單晶硅中摻入雜質(zhì)，經(jīng)常規(guī)退火和快速熱退火(RTP)處理后，利用傅立葉紅外光譜儀(FTIR)和金相顯微鏡等儀器，研究了注入劑量、注入能量、退火條件等因素對氮離子注入單晶硅的本征吸除效應(yīng)、電學(xué)性能、氧沉淀及誘生缺陷的影響。 利用FTIR對經(jīng)不同溫度RTP處理的氮離子注入硅片進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)650～80

2、0 ℃溫區(qū)熱處理后出現(xiàn)799 cm-1、998 cm-1和1018 cm-1三個(gè)氮氧復(fù)合體吸收峰；當(dāng)RTP溫度升高到800 ℃時(shí)，氮空位復(fù)合體吸收峰出現(xiàn)，且具有一定的穩(wěn)定性；RTP處理使得氮相關(guān)復(fù)合體的形成不充分；氮?dú)夥障聼崽幚?，硅片表面的氮向硅片體內(nèi)擴(kuò)散，氮氮對和氮氧復(fù)合體吸收峰有所增強(qiáng)。 不同劑量的氮離子注入后，電阻率有所減少，且注入劑量越高電阻率越低。氮離子注入的單晶硅中能形成一種與氮有關(guān)的新施主，隨著氮氧復(fù)合體的生成而出

3、現(xiàn)，隨著氮氧復(fù)合體的分解而消失；氮關(guān)新施主改變了注氮單晶硅的電學(xué)性能；氮氧復(fù)合體具有一定的穩(wěn)定性，在650～750 ℃溫區(qū)之間能穩(wěn)定存在。 本文對注氮硅單晶中的本征吸除效應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，經(jīng)氮離子注入后，單晶硅經(jīng)一步短時(shí)退火即可以在硅片表面形成完整的清潔區(qū)。氮離子注入單晶硅經(jīng)高溫退火后體內(nèi)產(chǎn)生了大量氧沉淀誘生的層錯(cuò)、位錯(cuò)和位錯(cuò)環(huán)。這些層錯(cuò)、位錯(cuò)以及位錯(cuò)環(huán)隨著退火時(shí)間的延長而逐漸長大，缺陷密度隨之增加，清潔區(qū)質(zhì)量也越來越好。