直拉單晶硅中雜質(zhì)和缺陷的行為重?fù)诫s和共摻雜的影響

《直拉單晶硅中雜質(zhì)和缺陷的行為重?fù)诫s和共摻雜的影響》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、論文作者簽指導(dǎo)教師簽論文評閱人1：評閱人2：評閱人3：評閱人4：評閱人5：答辯委員會(huì)主席委員1：邊垂壟縫[煎疊本瑙盈懿委員2：塹立蘭盤絲Z遵§墮5=亟盥籃墜叁委員3：是絲蛆趁絲[幽茸墾之笪翻豳委員4：塹速盤重幽!缸盛幽、委員5：幺逝至盤盈擅§叢匠匹立盞五瞄I委員：皇魚罩塾盤童[遞魚霹叢笪-趟-"6答辯El期：必t冬．66⑧≥．B．ehaviorsofimpuritiesanddefectsinCzochrals—k———i．■●■一一一o■o-‘S¨ICon：EttectSOftheneaVVdopInganclco-dopin

2、．q⑧Author’ssignature：色魚&迦一‘●‘Supervtsor7Ssignature：ExtemalRevieweExaminingCommitteeChairperson：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefence：獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得逝婆盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同

3、志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：禹矗芝簽字日期：少，緝石月夕Et學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解逝姿態(tài)堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)逝婆盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)學(xué)位論文作者簽名：高J適導(dǎo)師簽名：簽字日期咖，絳石羅日量南硐簽字日期≥Jf‘筍臺(tái)月c7日J(rèn)本文受國家科

4、技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2010ZX02301．003)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50832006和60906001)國家973專項(xiàng)項(xiàng)目(2913CB632102)浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(R4090055)資助摘要直拉硅單晶是集成電路的基礎(chǔ)材料，其根本原因是直拉硅單晶不可避免地含有氧雜質(zhì)。一方面氧雜質(zhì)具有提高硅單晶機(jī)械強(qiáng)度的作用；另一方面氧雜質(zhì)原子在集成電路制造過程中會(huì)聚集形成氧沉淀并可能誘生二次缺陷，它們可發(fā)揮吸除有害金屬沾污(內(nèi)吸雜)的作用。因此，關(guān)于直拉硅單晶中氧沉淀的研究就成了非常重要的課題。氧的擴(kuò)散是直拉硅單晶中氧沉淀的動(dòng)力學(xué)條件

5、，理解氧在硅中的擴(kuò)散行為是研究氧沉淀的基礎(chǔ)。經(jīng)過幾十年的研究，人們對輕摻直拉硅單晶中的氧擴(kuò)散及其氧沉淀的理解已經(jīng)非常充分。可是，對于電活性雜質(zhì)的重?fù)揭约胺请娀钚噪s質(zhì)的共摻如何影響直拉硅單晶中的氧擴(kuò)散和氧沉淀的研究還相當(dāng)缺乏。本文通過實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算，重點(diǎn)研究了重?fù)搅?P)、硼(B)和共摻錫(Sn)對直拉硅單晶中的氧擴(kuò)散和氧沉淀的影響規(guī)律。此外，還研究了重?fù)脚饐尉е信鸷忘c(diǎn)缺陷相互作用對電學(xué)性能的影響。通過上述研究，加深了對直拉硅單晶中雜質(zhì)、氧和點(diǎn)缺陷之間的相互作用及其對氧擴(kuò)散和氧沉淀影響的認(rèn)識(shí)。本文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新成果如下：(1)利用

6、第一性原理計(jì)算，分析了sn共摻雜對直拉單晶硅中氧擴(kuò)散的影響及其機(jī)理。發(fā)現(xiàn)間隙氧原子(O，)擴(kuò)散的勢壘隨著sn摻雜引起的晶格常數(shù)的增加而線性增大；結(jié)構(gòu)分析表明這是由于Si—O．Si鍵角和Si．O鍵長增大使Of原子向si．Si鍵中心移動(dòng)，致使其在相鄰Si．Si鍵間隙位跳躍時(shí)的勢壘發(fā)生變化所致。能量分析表明Sn原子可以與空位結(jié)合形成SnV復(fù)合體并作為O，的俘獲中心，形成結(jié)合能為~2．26eV的穩(wěn)定SnVO復(fù)合體。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以推斷高濃度Sn摻雜的單晶硅中的氧擴(kuò)散將受到抑制，且這種抑制作用在低溫時(shí)更為顯著。(2)研究了電阻率為～3mQ

7、·cm的重?fù)紹直拉單晶硅中的氧擴(kuò)散行為。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：該單晶硅中的氧擴(kuò)散受到異常的抑制，其氧外擴(kuò)散曲線無法被單個(gè)余誤差函數(shù)擬合，而必須被兩個(gè)余誤差函數(shù)疊加擬合。根據(jù)擬合結(jié)果得到兩個(gè)氧擴(kuò)散激活能：一個(gè)值為2．40士0．05eV，與輕摻硅的激活能接近；另一值為3．80士0．16eV。第一性原理計(jì)算結(jié)果表明：間隙B(Bj)原子能夠與O，原子結(jié)合形成一Bf-Si—Or．Si．Bf．閉環(huán)結(jié)構(gòu)的B．O原子對。B．O原子對跨越一定勢壘后能協(xié)同滾動(dòng)遷移。這種B．O原子對的共擴(kuò)散可能是重?fù)脚饐尉Ч柚挟惓Ｑ鯏U(kuò)散的機(jī)制。(3)利用第一性原理計(jì)算，研究了重

8、摻P對直拉單晶硅中氧擴(kuò)散的影響及其機(jī)理。發(fā)現(xiàn)P原子能夠作為O，的俘獲中心，在其12個(gè)等價(jià)的第二近鄰位上俘獲Oi原子形成?PSiO．Si．結(jié)構(gòu)的P．O原子對，根據(jù)P．O原子對結(jié)合能得到800．1100oC范圍內(nèi)Of擴(kuò)散勢壘的增加值為~o．04．0．07eV，與實(shí)驗(yàn)