36、晶体生长过程中的固有缺陷与工艺诱导缺陷解析

晶体生长过程中的固有缺陷与工艺诱导缺陷解析

在晶体生长过程中，会出现各种固有缺陷和工艺诱导缺陷，这些缺陷对晶体的性能，尤其是栅氧化层质量有着重要影响。下面我们将深入探讨晶体生长过程中的缺陷类型、形成机制以及它们与栅氧化层质量的关系。

1. 生长过程中的氧沉淀

在晶体提拉过程中，每个晶圆都会经历相当复杂的热历史。不同的晶体提拉器技术细节和晶圆在晶锭中的位置，会使晶圆在1400 - 1000°C之间经历不同的时间，在最大氧成核温度范围内的停留时间也有所差异。高温区域与本征缺陷的聚集有关，而低温区间则对氧沉淀更为重要。

• 宏观证据
  • 热施主缺陷在晶体生长后就已存在，且含有氧原子。这可通过最大热施主浓度与初始氧浓度的三次方的依赖关系，以及热施主形成速率与红外监测到的氧从溶液中消失的速率的比较间接得出。最近，电子自旋共振（ESR）和电子 - 核双共振（ENDOR）研究也提供了热施主中存在氧原子的直接证据。
  • “均匀化退火”（温度高于1300°C）的效果为生长态晶体中存在氧沉淀提供了进一步的宏观证据。例如，一些晶圆在这种退火后溶解氧浓度升高，这意味着相当数量的氧原子之前“隐藏”在氧沉淀中。此外，高于主要沉淀温度的预退火会显著降低氧沉淀的密度，因为小于沉淀温度下临界半径的现有沉淀（沉淀核）会重新溶解。而且，晶圆的热历史随晶锭轴位置变化很大，沉淀密度也明显依赖于该位置。
• 微观证据
  大尺寸的生长态氧沉淀密度较小，难以进行直接的透射电子显微镜（TEM）分析，目前相关的实质性研究较少。根据宏观证据，较小的氧