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硅单晶

$$硅单晶是制备集成电路和功率器件的主要原材料,工业上硅单晶的 生产方法主要分为直拉法和区熔法。$$直拉硅单晶$  (本文共1页) 阅读全文>>

河北工业大学
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大直径区熔硅单晶的研究与制备

半导体技术的发展使硅单晶大直径化成为必然趋势,但6英寸及以上的大直径区熔硅单晶生长极为困难,且该技术国外对我国进行了严格的技术封锁,为打破这种局面,国内8英寸区熔硅单晶的自主研发势在必行。在此背景下,我们确立了本课题的研究目标,并制定了详细的实验方案设计,采用进口区熔设备和高纯多晶硅原生棒料,成功生长出8英寸区熔本征硅单晶,结合中子嬗变掺杂和热处理工艺,制备出满足半导体技术发展的8英寸区熔硅单晶。本论文对大直径区熔硅单晶生长技术以及中子辐照硅单晶热处理工艺进行了重点研究。大直径区熔本征硅单晶的生长难点为热应力导致硅单晶位错过多或开裂、多晶硅棒料化料过程中边缘出现硅刺、以及原始硅单晶径向电阻率分布(rail resistivity variation,简称RRV)不均。论文中首先研究了区熔炉加热线圈和保温桶等热场的优化设计,以及硅单晶生长速率、硅单晶转速、偏心量、工作频率等工艺参数的优化问题,找到了提高热场对称性,降低径向和轴向温...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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杂质对直拉硅单晶力学性能的影响

直拉硅单晶作为集成电路的基础材料已经被广泛而深入地研究了几十年,其力学性能是其中重要的研究课题。随着集成电路用硅片直径的增大、硅片加工精度要求的提高及硅基微机电系统(MEMS)的兴起,人们对直拉硅单晶的力学性能更加关注。业已证明,氧和氮杂质可以显著改善硅单晶的力学性能。然而,其它杂质对直拉硅单晶力学性能的影响还很少被研究。这限制了我们对硅单晶力学性能的认识,从而不利于进一步改善硅单晶的力学性能。因此,系统地研究各种杂质对直拉硅单晶力学性能的影响具有重要的意义。本文利用纳米压痕、显微压痕、超声探测技术和高温弯曲等手段详细研究了高浓度的锗、磷和砷杂质以及高密度氧沉淀对直拉硅单晶的弹性模量、硬度、断裂韧性和位错滑移等力学性能的影响,得到了如下具有创新意义的结果:(1)研究了高浓度锗掺杂对直拉硅单晶力学性能的影响。利用纳米压痕技术发现了掺锗会使硅单晶的杨氏模量和硬度提高,通过超声测量技术和显微拉曼光谱技术,我们揭示了锗杂质促进了硅单晶在...  (本文共150页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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集成电路用直拉单晶硅力学性能

自晶体管诞生至今的半个世纪中,硅材料始终是电子和微电子工业的主流材料。半导体硅材料为发达的电子工业提供了坚实的技术和物质基础,而电子工业的每一次发展进步都会对半导体硅材料做出相应的质量和数量上的要求,促使硅材料快速发展。同时,在今后的20年中硅材料作为信息材料的主导地位依然不可改变。因此,硅材料的研究和应用对各国的国民经济和社会发展有着极为重要的影响。常温下,硅单晶材料是典型的脆性材料,它的断裂强度很低。同时,它的强度和韧性还受限于裂纹和台阶等缺陷的存在,因而对其断裂是无法事先预测的。而随着甚大规模集成电路(ULSI)的发展,硅片的直径也不断增加,在工艺过程中热和重力应力亦随之增加;同时,随着ULSI器件设计尺寸的减小,热处理中硅片的翘曲会使光刻精度下降;甚至会在硅片中产生滑移位错导致ULSI器件漏电流的增加。因此,提高和改善大直径硅片的机械性能,防止和减少可能产生的位错、位错滑移和硅片翘曲,成为半导体硅材料界研究的重点之一。而...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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大规模集成电路用同族元素掺杂直拉硅单晶的微缺陷及其缺陷工程

超大规模集成电路的高速发展对硅单晶材料提出了愈来愈严格的要求,控制和消除直拉硅中的微缺陷是硅材料开发面临的最关键的问题。随着直拉硅单晶的大直径化,硅中氧含量有所下降,而当代集成电路以超浅结为特征,其制造工艺的热预算显著降低,这两方面都不利于直拉硅中的氧沉淀,从而削弱了硅片的内吸杂能力,使得传统的内吸杂工艺受到了挑战。另一方面,在大直径直拉硅中形成的空洞型缺陷(Void)若得不到有效的控制,将会影响金属-氧化物-半导体(MOS)器件的栅极氧化层完整性(GOI),从而降低集成电路的成品率。利用共掺杂技术来调控硅中的微缺陷和增强硅片的内吸杂能力是目前硅材料研究的热点,开发新型共掺杂直拉硅单晶具有重要的理论意义和实用价值,是目前和今后国际硅材料界重要的研究领域之一。本文在生长同族元素(锗、碳)掺杂的新型直拉硅单晶的基础上,系统的研究了掺锗直拉(GCZ)硅和高碳含量的直拉(H[C]CZ)硅中的氧沉淀行为以及Void产生和消除的规律,揭示了...  (本文共213页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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重掺磷直拉硅单晶中缺陷的研究

重掺杂直拉硅单晶既可以消除CMOS器件的闩锁效应,也能够有效地降低器件的功耗,而广泛用作硅外延片的衬底材料。氧沉淀和空洞型缺陷是硅单晶的重要微缺陷,对器件制造的成品率有显著影响,因此它们被广泛研究。重掺磷直拉硅单晶的电阻率最低,是一种重要的重掺直拉硅单晶材料,有着广阔的应用前景。但是,目前很少有关于其氧沉淀及微缺陷的研究。本文系统地研究了重掺磷直拉硅单晶的氧沉淀行为和空洞型缺陷的消除,并研究了该单晶的氧外扩散行为。得到的主要研究结果如下:(1)研究了重掺磷硅单晶中的氧沉淀行为及共掺锗对其的效应。结果表明:重掺磷直拉硅单晶在650℃、800℃和900℃均可有效形成氧沉淀的核心。其中,在650℃的氧沉淀形核最为显著。此外,1020cm-3数量级的共掺锗抑制了重掺磷硅单晶中的氧沉淀,但增大了氧沉淀的尺寸。其原因有可能是共掺杂的锗浓度过高,导致了晶格应力的过补偿,从而抑制了氧沉淀。(2)研究了各种气氛下的快速热处理和氧沉淀热处理工艺对重...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>