隨著我國推進中國制造2025的戰(zhàn)略發(fā)展,國產(chǎn)芯片的研發(fā)及制造成為此發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。對于芯片襯底材料之一的單晶硅的發(fā)展,提出了更高的要求。如何產(chǎn)業(yè)化大直徑單晶硅片和如何控制單晶硅片中的本征點缺陷以及雜質(zhì)缺陷成為了業(yè)界關(guān)注的重點。而對于新型的硅片熱處理工藝（RTP技術(shù)）的“內(nèi)吸雜”結(jié)構(gòu)而言,在其熱處理過程中內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)演變行為的研究更是重中之重。隨著計算機性能的不斷提高以及實驗成本的升高,應(yīng)用計算機技術(shù)來進行研究的模擬方法越來越受到重視。其中,金茨堡-朗道理論的相場方法成為研究材料介-微觀缺陷的重要手段�；诖朔椒�,通過建立相應(yīng)的相場模型、數(shù)值化處理、計算機編程、程序運算及結(jié)果輸出、模擬結(jié)果的可視化分析等,可以完成材料微缺陷行為演變的模擬,對分析這些微缺陷及其形成機理有重要的意義。目前,使用相場法進行材料組織結(jié)構(gòu)演變的模擬研究非常多。然而,針對單晶硅片中氧沉淀等缺陷在退火過程當(dāng)中演變行為的相場模擬研究鮮有報道。因而,本文采用相場法建立了 RTP處理后單晶硅圓片內(nèi)氧聚集體（V-O2對）演變行為的相場模型,完成了它在低溫退火過程中演變行為的仿真,比較客觀地探究了相關(guān)的演變規(guī)律。首先,基于晶... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１直拉法生長單晶硅過程［５］??＇

圖１－３?ＲＴＰ退火后硅片內(nèi)缺陷分布狀態(tài)［２１’２２］??（ａ）宏觀分布狀態(tài)（ｂ）微觀分布狀態(tài)??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｄｅｆｅｃｔｓ?ｉｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｗａｆｅｒ?ａｆｔｅｒ?ａｎｎｅａｌｉｎｇ??（ａ）?ｍａｃｒｏ?ｓｔａｔｅ?（ｂ）?ｍｉｃｒｏｓｔａｔｅ??正是由于ＲＴＰ處理過程的工藝時間短（１分鐘左右）、質(zhì)量高的特點，使得??ＲＴＰ退火工藝取代傳統(tǒng)的“高－低－高”三步退火工藝得以廣泛推廣。??１．３．２實驗研究??關(guān)于單晶硅圓片退火過程中的缺陷演變行為，國外研究人員做了相當(dāng)多的實??驗研究。上世紀(jì)八十年代，沃倫科夫等［２３］創(chuàng)立了氧沉淀模型，尋找到了單晶硅??中微缺陷分布與熱歷程相關(guān)的規(guī)律；同年，日本學(xué)者西戈與吉崎等［２４］在對沃倫??

ｍｍｍｍ??■！??圖２－１透射電鏡下單晶硅體內(nèi)缺陷?圖２－２單晶硅中的ＯＳＦ?ｒｉｎｇ??Ｆｉｇ．２－１?Ｄｅｆｅｃｔｓ?ｉｎ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｉｌｉｃｏｎ?Ｆｉｇ．２－２?ＯＳＦ?ｒｉｎｇ?ｉｎ?ｓｉｎｇｌｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｉｌｉｃｏｎ??ｕｎｄｅｒ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ??２．１．２微缺陷對芯片質(zhì)量的影響??沒有缺陷的單晶硅片是人們最希望得到的．但是，由于工藝技術(shù)的限制，現(xiàn)??階段顯然無法達(dá)到。故在上世紀(jì)七十年代，丁３１１［５（）］和Ｈｏｌｚｌ［５１］先后提出了利用微??缺陷來滿足硅片的使用需求，即通過“內(nèi)吸雜”來獲得潔凈的表層，從而提高晶??片的質(zhì)量和成品率。??２．２單晶硅圓片熱處理期間的微缺陷演變??２．２．１傳統(tǒng)高－低－離三步退火期間的微缺陷演變??硅片經(jīng)過“高－低－高”三步退火：首先，單晶硅片表層的氧原子受到高溫后，??會消融與向外擴散，導(dǎo)致表層氧原子濃度逐漸降低，最終成為“潔凈區(qū)”；而對??于單晶硅片內(nèi)部，由于擴散的原因，表層的氧原子會向內(nèi)部聚集，導(dǎo)致氧原子密??度升高，之后，間隙氧原子就會聚集在一起，形核，成為氧聚集體；隨著再次升??溫

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]國內(nèi)外半導(dǎo)體硅材料最新發(fā)展?fàn)顩r[J]. 蔣榮華.  新材料產(chǎn)業(yè). 2002(07)
[2]磁場在晶體生長中的應(yīng)用研究進展[J]. 梁歆桉,金蔚青,潘志雷.  無機材料學(xué)報. 1999(06)
[3]Ramping熱退火直拉重?fù)戒R硅襯底片的增強氧沉淀[J]. 王啟元,王俊,韓秀峰,鄧惠芳,王建華,昝育德,蔡田海,郁元桓,林蘭英.  半導(dǎo)體學(xué)報. 1999(06)
[4]磁場拉晶技術(shù)簡介[J]. 韓玉杰,孫同年.  半導(dǎo)體情報. 1989(01)

博士論文
[1]直拉硅單晶中微缺陷演變的相場模擬研究[D]. 曾慶凱.山東大學(xué) 2012

碩士論文
[1]φ200mm和φ450mm直拉單晶硅生長過程有限元模擬研究[D]. 張向宇.山東大學(xué) 2015
[2]直拉硅單晶中空洞型缺陷演化行為的相場模型及其模擬研究[D]. 王進.山東大學(xué) 2015
[3]單晶硅太陽能電池絨面的制備[D]. 王立娟.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 2011
[4]高溫快速熱處理對直拉硅單晶中雜質(zhì)行為的影響[D]. 王彪.浙江大學(xué) 2011
[5]直拉法單晶硅生長原理及工藝[D]. 羅平.長春理工大學(xué) 2009
[6]Φ200 mm太陽能級CZSi單晶生長速率的數(shù)值模擬研究[D]. 李洪源.河北工業(yè)大學(xué) 2008
[7]太陽能硅單晶快速生長中結(jié)晶潛熱的研究[D]. 羊建坤.河北工業(yè)大學(xué) 2007
[8]硅基有機光電單層膜的構(gòu)筑[D]. 周全.浙江大學(xué) 2004



本文編號：3455233