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点缺陷(零维缺陷):空位、间隙原子、杂质原子、微缺陷(孔洞、 位错环、 氧沉淀等)
微电子的特征尺寸已达到45nm,而且还在超更小的方向发展,使的对cz硅单晶片的纯度与完美性的要求也日益严格。
点缺陷不会影响器件的优品率,但会影响MOS器件的栅氧化层的完整性。因此一直受到广泛的研究。
弗兰克尔(frenkel)缺陷:晶体中的原子跳入正常结构的间隙,同时产生一个空位。
肖特基(schottky)缺陷:原子应该占据的位置出现空缺。
位错可以消耗大部分点缺陷,但是零位错单晶的生产已不问题,再这种硅单晶中,从固液界面生成的本征点缺陷,再晶棒的冷凝过程中发生扩散、结合等反应,最后再特定温度范围内,饱和析出而聚结形成微缺陷。
最早发现的微缺陷是一圈一圈类似漩涡状,所以成为漩涡缺陷。较大的叫做 A-swirl,较小的叫做B-swirl,还有一种称为D缺陷。
A-swirl:间隙原子聚结形成的位错环。
D缺陷:空位聚结形成的小孔洞。
研究表明,与点缺陷浓度及冷却速率有关。因此如何设计一个理想的热区域,是控制浓度与种类的关键,是厂家开发的关键。
杂质原子的影响:
1)氮 可以利用以下反应,促进空位和间隙原子的再结合,从而有效的抑制D缺陷和A-swirl的形成,因而大幅提高GOI。
N2(interstitial)+VàN2(substitutional)
N2(substitutional)+IàSi+N2(interstitial)
2)氧 虽然他本身的存在对D缺陷和GOI的影响非常小,但他会降低氮对于D缺陷的抑制效果,因为降低了氮的扩散率。据此厂家已将添加微量的氮原子来减少D缺陷用于生产。
3) 硼 当其浓度超过临界值时,将会有效的抑制D缺陷的产生。一个原因是高浓度的硼使晶格收缩。导致较低的空位浓度。
4)另外一些研究表明,再氢气或氩气下进行的高温退火处理可以有效的减少硅片表面的孔洞。但会引入金属污染源引到硅单晶片内,这是目前要克服的一个问题。
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