20、硅中氧的电学性质与扩散研究

硅中氧的电学性质与扩散研究

1. 热施主（TD）研究的重要性

对热施主（TD）性质和形成反应的研究至关重要，因为它涉及到硅中氧聚集的早期阶段。随着电路集成度的提高，必须控制施主活性以保持掺杂均匀性。控制氧沉淀的形核和生长是制造无缺陷器件和进行杂质吸除的关键。此外，TD研究还为理解半导体中的浅能级杂质提供了基本见解，既为新知识的产生提供了源泉，也为工艺技术设计奠定了基础。

2. 新施主（ND）的发现与特性

• 发现历程 ：Liaw和Varker（1977）以及Grinshtein等人（1978）首次报道了在650°C至800°C温度下对直拉（Cz）硅材料进行热处理产生的施主态。Kanamori和Kanamori（1979）证明了TD和高温施主（即新施主，ND）表现出显著不同的退火行为。TD在550°C时消失，而ND在高于550°C的温度下产生。
• 生成条件 ：ND的生成取决于预退火条件。只有在470°C至550°C进行预退火的Cz硅样品才能产生ND。此外，高碳浓度（[C] > 2 x 10¹⁶ cm⁻³）也能在不进行低温预退火的情况下促进ND的形成。对氧扩散的区熔（FZ）硅进行退火实验也产生了ND，这表明氧对于ND的形成是必不可少的。
• 温度与施主生成关系 ：施主的形成存在两个温度区间，在450°C时产生TD，在750°C左右出现ND。ND在高于1000°C的温度下可部分消失，在1000°C下热处理10小时可使ND浓度降低50%至80%（Cazcarra和Zunino，1980）。