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氮氧复合体对硅片电学性能的影响
时间:2025-06-06    发布人:admin    点击数:0

人们对硅中的氮氧复合体做了大量的研究,并且找到了氮氧复合体在中红外和远红外区的特征吸收峰,如下表所示。同时研究了它的热稳定性和对硅片电学性能的影响。

氮氧复合体的存在与温度具有密切的关系。D(N-O-3~5)在掺氮的原生CZ Si中已经存在,D(N-O-6)是硅片在约500℃下退火时产生的,当温度达到1100℃时,D(N-O-3~6)将会全部消失。而D(N-O-1)和D(N-O-2)只是在退火温度高于450℃时才会形成,但当温度达到900℃时D(N-O-1)和D(N-O-2)将会很快消失。所以D(N-O-1)和D(N-O-2)是最不稳定的,其可能的原因在于它们是与氧具有更多关联的施主。

一般来说,氮氧复合体的热稳定性比新施主和热施主都强。当把掺氮的硅片放在 900℃下退火时,ND都消失了,但是氧复合体仍会存在。当在650℃下退火时,TD将全部消失,且在650℃下退火时,氮复合体最容易产生,可达到它的最大值。

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在一定温度条件下,氮氧复合体会消失。对氧复合体的消失的解释,目前有两种观点。一种认为氮氧复合体发生分解,其分解产物是氮对和间隙。另一种认为氮氧复合体会吸引间隙氧以形成氮氧簇(N-Om)。这两种观点能各自解释一些实验事实,也许氧复合体同时具有分解和形成这两种转化趋势,氮氧复合体究竟向哪个方向转化,这必须取决于特定的条件。

氮氧复合体对硅材料电学性能所施加的影响,一方面来源于它本身的电活性,另一方面来源于它对 TD和ND的作用。

在氮氧复合体是否具有电活性这一问题上,Griffn等认为氧复合体不具有电活性,他们研究了N对浅热施主(STD)和热施主(TD)的生成的影响,发现 N在 STD的生成中只起到催化作用。然而,大多数研究者认为氮复合体是具有电活性的。Suezawa等在低温远红外区对氧复合体的研究中首次指明氮氧复合体具有浅施主特性,并说明这一特征可以用有效质量近似理论来描述。Akito等人在研究氮气中高温退火后硅中的氮氧复合体时也观察到了氮氧复合体的浅施主特性。

在随后的研究中人们发现,掺氮直拉硅单晶在300~500℃范围的生长热历史中,有以STD形式出现的氧复合体,并且这些复合体 STD是单施主。不过氮氧复合体STD的浓度很低,约为10cm-3。光子荧光分析表明,氮氧复合体能够发射电子,激发电子所需的能量约为3.9meV这充分表明了氮氧复合体的施主性质。最近的研究表明作为施主的氮氧复合体的浓度可以达到 10^15cm-3,从而对硅的电学性能能够造成很大影响。如果硅片的电阻率较高,即使很少的氮氧复合体也能使硅片的电阻率发生较大的改变。

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