5、硅中氧的相关研究与表征技术

硅中氧的相关研究与表征技术

1. 硅晶体生长中氧的引入与控制

在硅晶体生长过程中，氧的引入及其控制是一个关键问题。CZ（切克劳斯基法）生长硅晶体时，氧的存在对微电子器件加工有着重要影响。随着晶体直径和熔体尺寸的增大，由于大熔体中强烈的热对流占主导地位，低水平氧引入的可控性变得更加有限。

对于低氧、低微缺陷密度的 CZ 硅，在施加磁场的条件下生长是最有效的方法。过去十年对大熔体 MCZ（磁控切克劳斯基法）生长的广泛研究表明，从控制能力和晶体性能两方面考虑，HMCZ（水平磁场切克劳斯基法）比 VMCZ（垂直磁场切克劳斯基法）更受青睐。

双坩埚装置实现的小熔体和恒定熔体体积的晶体生长，能提高轴向和径向的氧均匀性。这种双坩埚方法还可以扩展到通用的双容器连续“进料 - 提拉”生长系统，除了具备双坩埚的优点外，还能增加晶体长度。最近开发的小直径多晶硅珠简化了连续“进料 - 提拉”晶体生长工艺的开发。

1.1 连续“进料 - 提拉”生长系统

连续进料机制可看作是提供掺杂浓度为 (C_0)（晶体中预期浓度）硅的外坩埚。小直径多晶硅珠为连续“进料 - 提拉”硅生长的发展增添了新的维度。连续模式生长还提供了灵活性，可以调整生长坩埚的熔体体积和纵横比，以控制氧的引入水平，这对于低氧引入尤为重要，因为在标准的 80kg 或更大熔体尺寸的 CZ 生长中，低氧引入不易实现。

1.2 不同生长方法的比较

生长方法	优点	缺点	适用场景