硅中碳的行为与影响

硅中碳的行为与影响 孙 膺 九 �电子工业部第� 研究所! 碳是硅中与氧密切相关的重要杂质 , 现在氧已成为影响器件性能及成品率的关键因素 , 碳 的 重要性也 日益明显 。 然而 , 目前对碳的了解却远不如氧 。 本文将叙述硅中碳的来源与分布 �包括 轴向与径方分布 、 碳条纹及碳沉淀等 ! , 碳对 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 性能 �如∀ # ∃ 硅的退火行为 、 热施主 形成 、 硅 中金扩散 、 原生单晶中微缺陷等 ! , 器件性能 �包括功率器件 、 低压器件及集成电路 ! 的影响等 。 最后叙述碳与氧沉淀的关系 。 一 、 前 一%一甲目& & 户∋ && 户口 碳和氧是高纯硅中的两个主要杂质 。 硅 中这两种杂质的研究一直占据着 重 要 的 位 置 。 目前 , 氧在硅 中的重要作用与行为已经 逐渐明朗 , 氧已成了影响器性能和成品率 的 关键 因素〔的 。 和间隙氧不同 , 碳在硅 晶格中 处于替代位置 , 是一种中性等电子杂质。 尽 管碳不是电活性 的 , 但它们会与其它杂质和 缺陷形成复合体 , 会以第二相的形式沉淀下 来 , 还会在硅中诱生缺陷 。 它不仅本身会影 响器件的性能 , 而且会通过氧或与氧结合起 来起着更复杂的作用 , 如对直拉硅中氧沉淀 动力学的影响 ( 对直拉硅 机 械 性能的 影响 等 。 直拉硅单晶中碳含量的控制和分布 , 对 提高) % ∗+ 的性能和成品率也是重 要 因素之 ,− ‘了厘米 一 “〔.〕, 另有 文 献 报 道为. / ,− ’0厘 米一 “〔1〕。 图 , 中给 出了直拉和区 熔硅 中碳 、 氧浓度的典型值。 氧浓度 , 2 3 一 1 ,− , ‘ 4 . 4 . 4 ,− , 。 侧滋遣 555 6 , , , 一一 7,− ”” 83 一一&&& & ⋯ , 9 :6;& ’。” 。。。。。。 &&& ,,9 55555 & &&&考考 ; 77777 1 &&&‘‘牵; ;;;;; , − , & 与 4 , − , , . 愁 4 ,− , ‘ . / , − , , 二 、 硅中碳的来源与分布 直拉硅中的碳浓度一般 在 4 / ,− ’ ∋ � / , − ’0厘米一 ”之间 , 比氧含量低两个 数 量级左 右 , 变化范围也比较大 , 区熔 硅 低于 直 拉 硅 , 约. / ,− , . ∋ . / ,− , 厘米一 “ , 汽 相生长 硅 的碳浓度则较低 , 小于5 / ,− ‘ 厘米一 1 〔1< 〕, 这些数据与十年前 报道的 差 不多〔1= 〕。 在硅 的熔点下 , 热平衡时碳的溶解度极限为1 & . / 图 , 半导休级硅中碳和氧的浓度 ,一氢气氛区熔硅 , 4一真空区熔硅 , 1一直拉硅 , �一碳溶解度 �, 4 − − ℃! , .一氧溶解度 � ,4 −− ℃ ! �一 ! 碳的来源 单 晶硅中碳的主要来源之一是多晶硅 , 其含量一般 为. / ,− ’. ∋ 1 / ,− ’, 厘 米 一 1 , 而 多晶硅 中碳的主要来源是三氛氢硅中的二氛 硅烷〔,〕。 晶体生长中使用的石墨 加热 器 和 其它石墨部件也 会 以8 >和8 > ?的形式 , 将 碳引人硅熔体 中〔1〕。 ’ 真空系统用 的 油 和 密 封材料 中的易 挥 发 碳 化 物 蒸 气 也可起碳 沽污〔4〕。 斯坦福大学材料研 究 中心的∃ & ≅ 5Α Β 55 认为〔4 �〕, 碳进人直拉单晶主要通过汽 相输 运 , 石墨加热器 一与汽相中 的., − 反应 , 使碳 进人熔体 。 氢气中的残留气体也会引人碳 。 用热解碳涂敷石墨部件 , 可以消除一定的碳 沽污。 ΧΔΕ Β Φ明研究了不同生长条件下 直拉硅 单晶中的碳沽污 , 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明碳含量随硅熔化的时 间而增加碳也可能与熔体中的氧 反 应 而 逸 出〔= 〕。 所以 , 晶体中 的 碳含量 乃 是 晶 体 生长时熔体和碳的增加与消耗的 平 衡 的 结 果 。 Γ & Η & ∗。Φ :Β Ι等人〔”研究了减压直拉法 生长期间碳的沽污 , 他们发现等径生长期间 的沽污速率约为− & ,微克 ϑ秒 , 在不存在其它 污染源的情况下 , 可将晶体的碳浓度限制在 4 / ,− , .厘 米一 “ �籽晶端 ! ∋ 4 / ,− , 厘 米一 “ �固化0− Κ 处 ! , 但实际晶体的碳 含 量均远 高于此值 。 文献 〔4〕根据8 �固厂 − 4 � 9 厂. .《9 ,体系化学 反应几率的热力学研究 , 表明 碳可以∗+ 8 的 形式沽污硅熔体 。 碳对硅熔体的沽污可能发 生下列化学反应〔,们 9 4 . ,Λ 8 > Μ ∗+8 Λ . ,− 4 . , Λ 8 > 9 Μ ∗+8 Λ . ,− 4 1 . , Λ ?8 > Μ ?∗+8 Λ . ,− 4 1. ,Λ 18 > ? Μ ∗ +8 Λ 4 . ,− 9 Λ 4 8 − 其中8 >和8 > 9 的主要来源为 9 � , ! 一氧化硅与石墨部件的反应 . ,− Λ ?8 Μ ∗+8 Λ 8 > � 4 ! 石英钳祸与石墨部件间的相互作 用 �1 ! 1 8 Λ . ,− 9 Μ ∗ +8 Λ 4 8 − 不同来源 �真空装置 、 惰性气氛等! 的 氧对石墨部件的氧化 ?8 Λ − 4 Μ ?8> � 8 Λ 1 − 4 Μ ?8> Λ ?8 > ? 一氧化碳还可通过下述反应来形成 . ,− Λ 8 Μ . ,Λ 8 > 一氧化碳的掺入与拉晶气氛中气体的状 态 、 熔体表面气流的分布状态 、 惰性气体的 流出流人的位置及流量有关〔,− 〕。 在 先 进的 拉晶设备中 , 通过改善惰性气体的流动 , 防 止了一氧化碳的反扩散 。文献 〔5 〕认为 , 在 区熔法生长的硅单晶中 , 氢气氛与熔体间的 交换反应对碳含量的影响并不重要 , 并研究 了熔体中杂质的蒸发 , 通过估计蒸发系数 , 表明8 ?及Ν?硅中碳的蒸发可以 忽略不计 , 尤其是Ν?硅更是如此 。 硅的生产者正 在 采 取各种措施 , 降低其硅材料的碳含量 。 �二! 碳的分布 硅中碳的分布主要取决于晶体生长的碳 的分凝效应和各种外来沽污 。 描述 晶体在非 平衡生长条件下分凝效应的是有效分凝系数 Ο , Ο Μ 8 Ι ϑ 8 % 二 Ο 。 ϑ Ο 。 Λ �,一 Ο 。! Β / Π�一 ) Θ ϑ ∃ ! Ο 。为平衡分凝系数 , ) 为实际 生 长速 率 , ∃ 为硅熔体中碳的扩 散系数 , 占为结晶 前沿附近扩散层的厚度。 关于硅中碳的 Ο 。值 , 过 去 一 直 沿 用 ∀ Ρ Σ Δ Ε :〔, ,〕所报道的 数据 Ο 。 Μ − & − 0士 − & − , , 文献 〔5 〕的作者通过理论与实验的拟合 , 得到 Ο 。 Μ − & −. =士 − & −− . 。 文 献 〔5 〕作 者 认为前者偏高是由于∀ Ρ Σ Δ Ε: 在不 太 恰 当的 Ο �) !图上将 Ο 值外推的 结 果 。 如果根据前 者的数据而采用后者的方法处理 , 则得Ο 。 Μ − & − .0士 − & − −� 。 , & 轴向分布 碳的轴向分布主要由分凝效应决定 , 分 布很不均匀 。 由于 Ο 。《, , 故 与 氧 恰 恰 相 反 , 碳的轴向分布不是籽晶端最高 , 而是尾 端最高 , 见图4 〔1 〕。 图中的曲线不是直线 , 表 明碳的有效分凝系数在晶体生长期间是变 化的 。 4 & 径向分布 硅中碳的径方分布也是很不均匀的 。 锭 子籽晶端断面的浓度起伏超过尾端部分 。 分 布情况也与氧恰恰相反 , 氧是中心浓度高而 边缘浓度低 , 碳却是 中心浓度低而边缘浓度 高 , 见图 1 。 这种不均匀的程度还取决于沿 乌 改变的结果 。 碳浓度的这种微观分布也是由 于分凝效应造成的 。 文献 〔, 〕 认为碳条纹 是由于生长速率不均匀造成碳浓度的条纹状 波动 。 碳含量小于> & >.Τ Τ 3 才可防 559 条纹产 生 。 , 一− , 。 4 , 。 � , 。 , 。 = , ϑ � , 一 Υ ! 图 4 碳 浓度的轴向分 布 8、 Μ 8 Ρ % Ο Ρ �, 一 Υ !Ο Ρ 一 5 一 Ο 。令 , & − 8 9 Μ 8Ρ % Ο 。�, ϑ Σ 一 Υ ! 。兴国ς戴十医。工。#/卜刨影斧 & Ω77‘Δ ! 二 ΘΞ Ρ 1 , − , . 距离 , 毫米 以二, :“鬓∋ Ω 月0 ‘竹一 7髻刁 , 二土一一 & 习4 − 图 . 含碳 , 欠 ,− ‘丁厘米翎硅中的碳 一条纹 。兴国ϑ小吸卜工。工/‘嫉 图 1 � Δ ! 氧和碳的径向浓度分 布 一氧分布 , 卜。「 户7 ,产,。 广、产 ϑ沙斗, ϑ 一 4− 一 ,− − , − 往向距离 , 毫米 图 � Ν? 硅中碳和磷的径向分布 硅锭的位置 。 这是 8 ?单晶的情 况 , Ν? 单晶 却与此不 同 。 据文献 〔5 〕报道 , 在氢气氛 下区熔生长的单晶 , 中心碳浓度高而边缘碳 浓度低 , 一般低 4− ∋ � −Κ , 甚至低0− Κ 。 这 种分布与磷的分布类似 , 见图 � 。 1 & 微观分布 �碳条纹 ! 用 Ψ 射线形貌及红外技术〔‘幻都观 察 到 了硅单晶中存在碳条纹 , 见图 . 。 条纹的衬 度变化相当于士 .−Κ 的碳浓度波动 。 条纹衬 度是由于碳浓度不同 , 从而影响硅晶格常数 � & 碳沉淀与碳夹杂物 直拉硅中的碳含量 , 高时也几乎达到了 硅熔点时碳的固溶度极限 。 硅中碳的固溶度 极限可表示为 8 , Μ � & − / ,− 4 ‘Β / Τ〔△Ζ ϑ Γ # 〕 △Ζ ∋ . .士 �卡 ϑ克分子 , Γ 和 # 分 别 为 气体常数和绝对温度 。 加 之 碳 的分凝系数 小 , 在低温下全部硅中碳都将是过饱和的 , 甚至在硅熔点下也可能出现碳的过饱和 ( 所 以 , 在半导体器件的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 温度下 , 碳沉淀的 可能性是存在的 。 文献 〔1=〕报道 , 碳沉淀 非常慢 , 其速率随碳含量及温度的增加而增 加 。 万群等人〔, 1 、 ,们研究了硅中 碳的微沉淀 与微夹杂物 , 发现原生硅单晶中不同程度地 存在碳沉淀 , 其形状不规则 , 尺寸不一 , 最 大可达4−微米 。 碳化物的多少与晶体 中的碳 含量和晶体部位有关 。 碳化物的存在形态分 两种 9 一种含碳 一种为碳氧共存 。 超高压电 镜证明 , 碳化物的结 构 是 Δ 一 ∗+8 和刀一 ∗+8 。 许振嘉等〔, .〕也观察到碳沉 淀 。 文 献 〔4, 、 44〕报道从含量4 / ,− ’”厘 米一 “的高 碳 8 ?硅 中观察到了碳化硅沉淀 。 但关于碳化硅沉淀 的存在与否也是 有 争 论 的 。 [ Φ Δ∴ ∴等人〔4− 〕 用 # ≅ ]及红外光谱均未观察到 碳 化硅及有 关化合物 。 �三! 硅中碳的分析 多晶硅和单晶硅中碳的绝对含量的分析 有多种方法 。 早期 �,< 4 ∋ ,< 04 ! 化学法提 供的数据是 ,− ‘= ∋ ,− 4− 厘米一“ , 活化 分 析 对 一些可比较试样的分 析 结 果都是 ,− ’“∋ ,− ’= 厘米 一 1 , 后来经质谱和红外光谱分析 , 证明 后一数据是正确的 。 在活化分析 中 , 1Ζ Β活 化法和氛活化法的检测限 可达,− ‘魂厘米一 “和 ,− ’“�,− “ !厘米一 ” , 这两种方法可用 来 校 正 精度低 的相对方法。 对于硅中碳的快速而方 便的方法为双光束红外光谱法 , 其检出限为 Ι / ,Ρ ‘.厘米 一 “ , 对仪器做些改 进 还 可 提高 到? / ,Ρ ’“厘米一“。 红 外 光 谱法通常是在室 温下进行的 , 在 0= 或4− Ο 的低温下似 乎没有 明显的优点。 文献 〔4 .〕讨论了在 , 微米波 长下用红外光谱测量硅单晶中碳时的几种误 差来源 。 4 & 对热施主形成的影响 > ⊥ Ι Δ Α Δ 等人〔41 〕用红外吸收 、 电阻率和 扩展电阻 , 研 究了 碳 对 8 ?硅 �含碳 − & , ∋ , & ΙΤ Τ 3 Δ! 在0>−Ρ 8下退火时施主 形 成的影 响 , 7 发现施主的产生似乎与原始碳浓度关系 不大 , 不存在产生施主的临界碳浓度 。 文献 〔40〕还报道了碳对氧 施 主形成 的 抑制效 应。 许振嘉等也报道了高浓度碳对热施主形 成的抑制 , 并讨论 了抑制机理〔4= 〕。 Θ & % Β Φ 。 _ ⎯ Β :55 Β〔1� 〕研究了直拉硅中碳对热 施 主 的 影 响 , 发现碳能抑 制�.−Ρ 8时 热施主的产生 , 见图 ( 但却能助长0.−Ρ 8下新施主的产生 , 见图 0 。 碳对�. − Ρ 8 、 0. − > 8时热施主的影响 是不一样的 。 > �飞八、� !!!!∀#已‘∀∀∃%&&∋。∀兴国,工(工) 三 、 碳对硅材料和器件 的影响 ∗∗∗ 生 。+++#####尸— ,,,−−−−−.+++卜卜卜 ,,, 。·兴匈,。工)‘ /一 0 碳对·材料性能的影响 ∃ ∀ 对 1 2 3 硅退火行为的影响 为了使4∋ 欧姆一厘米以上硅 单 晶的掺杂 精确而均匀 / 士 &5 0 , 可用热中子辐照 。 为 了除去辐照损伤和使 ”“67 热 中子擅变产生的 磷原子实现 电激活 , 必须在 %∋∋8 9以 上 的温 度下退火 。 这时 , 即使硅晶体的碳含量低于 6 : ; (‘<厘米一 ”时 , 也会观察到异 常 退 火 行 为〔∃ =〕。 > 7# #发现 , 对这 种 样 品的退火温度 必须提高到∃ ∃∋ /08 9 , 以便使所获电阻率值与 计算值一致 , 并使之在继后的高温处理过程 中不变。 这样高的温度下退火处理并不是所 希望的 , 这要引起沽污 。 文献 〔4 <〕也研究了中子辐照硅 中碳的 行为。 发现经辐照的硅 , 在以后的热处理过 程中碳含量降低很多 , 而未经辐 照 的 则 不 变 。 口么 4 & ∋ ∃ 4 ? ≅ < 〔9〕, ΑΑ位 图 < ≅ &∋ ℃的热施主浓度与碳浓度的关系 4 ∋ ≅ ∋ 退火时间 , 小时 图 % % &。℃的新施主浓度与碳浓度及退 火 时 间 的关系 工一新施主 , 4一碳浓度 ?4 1 & 对硅中α β扩散的影响 Ζ :55 等人 用双晶 Ψ 射线形貌 、 红 外吸收 结合电阻率补偿的扩展 电 阻 测量 , 研究 了 Ν?硅中金扩散的均匀性 。 发现碳 浓度高时 , 扩金后的金浓度比 碳 浓 度 低 时 �χ ,− ’“厘 米一“! 要高 ( 碳分布不均匀的样品 , 金扩散 的分布也不均匀 。 上述影响使含 碳 量 大 于 ,− ’“厘米一 “的硅很难用来制 作高速 、 高压可 控硅整流器〔,< 〕。 � & 碳对原生单晶中微缺陷的影响 目前 , 从原生 Ν?单晶中观 察 到 了 α 、 Χ 、 8 、 ∃ 四种微缺 陷 , 而8 ?硅单晶中也 观察到了α 、 Χ 、 8 三种微缺陷 〔4< 〕。这几种 原生微缺陷的浓度 , 强烈地依赖于生长工艺 和 晶体中残留的碳浓度〔1的 。其中尤以 Χ 缺陷 与碳的关系最为密切 。 区熔单晶中碳的存在 强烈地影响着 Χ 缺 陷 的 浓 度 、 形 成 和 特 性〔1 ,一 1 1〕。 随着单晶中碳浓度增加 9 � , ! Χ 缺陷的浓度也增加 , 若 碳 浓 度χ 5 / ,Ρ ’“厘 米一 ” , Χ 缺陷消失〔1− 〕( � 4 ! 高生长速率下 一般不 出现 Χ 缺陷 , 但高碳晶体在较高生长 速率下也会出现 Χ 缺陷 ( � 1 ! 存 在 于晶体 中的旋涡缺陷的稳定性增加 。 Χ 缺陷浓度与碳浓度的关系表 明 , Χ 缺 陷的非均匀成核有选择地发生在高碳浓度的 格点上 。 Χ 缺陷的旋涡状图形与碳条纹的吻 合 , 也证实了这点 , 进人 Χ 缺陷 中的碳还明 显地影响着 Χ 缺陷的生长动力学 。 Χ 缺陷在 高温中的稳定性表明 , 通过硅自间隙原子向 表面扩散实现的缺陷的溶解 , 在富碳晶体中 受到了碳的阻碍 , 碳就像一种 “粘合剂 ” 把 硅自间隙原子粘合在一 起。 最近 , ∃ ΒΕ Ρ2 Ε 在分析总结 了若干生长微缺陷的 文 献 后指 出 , 碳 在 Χ 缺 陷 的 成核 中 起 着重要 的作 用〔1 −〕。 碳的存在会减小硅的晶格常数〔“〕。 �二 ! 碳对器件性能的影响 碳对器件特性的影响视器件种类 、 工艺 条件 、 原生 晶件中有无缺陷等条件而定。 , & 对功率器件的影响 文献 〔5〕发现 , 对有旋涡缺陷 的硅材 料 , 当其中碳含量 超 过. / ,− ’“厘 米一 1时 , 可控硅的特性退化 ( 在富碳而无旋涡缺陷的 片子 中 , 器件的电学特性并 不 恶 化 。 富碳 �δ ,− , 厘米一 1 ! 硅中的旋 涡缺陷 , 在 α +ϑ [ Δ扩散后并不溶解 , 反而增强 , 在 继 后 的 氧化和磷扩期间 , 它们将变成大而复杂的晶 体缺陷 , 并为大的氧化层错提供核心 。 这些 碳诱生缺陷主要影响器件的反向 和 阻 断 特 性 , 当碳 含 量 为5 / 5创ε厘米一 “时 , 器件的 反向特性变软 , 击穿电压由 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的4>−− ) 降 到. −− ) �. −−毫安下 ! , 开态电 压和关闭时间 的乘积增加. −Κ 。 碳的上述影响 , 主要是通 过对金扩散的影响 , 使金在旋涡区异常的高 �比非旋涡区高� ∋ ,. 倍 !、 分布 不 均 匀 所 致〔,<〕。 对无旋涡缺陷材料 , 尽管在制作可控硅 时 , 富碳硅 中没有产生有害 的工 艺 诱 生 缺 陷 , 但在三扩散晶体管和高压硅堆中 , 经硼 ϑ 磷扩散和退火后 , 在碳含量 δ . / ,− ‘“厘米一 “ 的片子中 , 出现 了旋涡状分布的大量缺陷 , 碳含量越高 , 旋涡状图案越清楚 , 器件的成 品率越低 。 含有碳诱生缺陷的硅堆中的全部 二极管 , 其正反向特性均恶化 , 击穿电压由 设计 的= −− ∋ ,− −− ) 下降到4 −− ∋ − − ) 。 对于富碳的硅单晶 , 不论其原生单晶是 否有缺陷 , 在经功率器的高温 、 长时间工艺 过程后均会诱生大量缺陷 。 因此 , 文献〔,<〕 认为 , 对于高压 、 快开关可控硅器件 , 碳含 量必须低于,− ’“厘米一 “。 4 & 对低压器件和集成电路的影响 # & α φ Β等人研究 了二极管 的漏 电 流 与 碳含量的关系 , 发现碳含量 χ 5Τ Τ 3 Δ 时漏 电 流随 碳 含 量 的 增 加 而 增加 ( 当 碳 含 量 δ ΙΤ Τ 3 Δ 时 , 漏 电 流 剧 增 。 用 碳含 最为 0 Τ Τ Τ 3 Δ 的片子制作晶体管的实验表 明 , 发 射极发生 了 “下降” �γ :Τ ! , 发射区 下面的集 电区中出现许多堆垛层错 , 这表明碳起着成 = 1 核中心的作用 。 用碳含量高达ΙΤ Τ 3 Δ 的单晶 尾部料制做器件 , 其成品 率为零〔1. 、 1 、 10 〕, 文献 〔1=〕也 曾观察到碳沉淀造成硅平面二 极管的伏安特性钦化和击穿电压降低 。 文献 〔�−〕 报道碳对 掺 磷 的8 ) ∃ 生长 多晶硅的电阻率和晶粒大小 的影响 , 碳浓度 低 , 电阻率低 ( 碳浓度高 , 电阻率增加 , 晶 粒尺寸缩小 。 四 、 碳 与氧沉淀的关系 前面叙述了碳本身的行为与影响 , 但研 究硅 中碳行为的最重要意义尚在于它与氧行 为的关系及影响 , 特别是它在氧沉淀中的作 用 。 现在 , 氧在硅中的行为很受重视 , 它对 器件特别是集成电路的性能与成品率 , 起着 关键的作用〔 、 � ,〕。 由于碳和氧 的 极 其密切 的关系 , 所以 , 在发表 的大量氧沉淀的文章 中 , 很少不谈到碳的 。 由沉淀动力学知道 , 合适的核的存在 , 在沉淀的形成中起着重要 的作用 。 没有合适 的核 , 氧碳的沉淀都是困难的 。 目前关于硅 中氧沉淀的成核机理 , 有许多学术 问题仍没 有统一的定论 。 争论的焦点是硅中氧沉淀属 于均匀成核还是非均匀成核 , 或 者 两 者 兼 有。 在非均匀成核模型中 , 碳很可能是成核 中心 , 而且还能影响氧沉淀的性质和形态 。 �一! 氧沉淀的非均匀成核的核心 ∗ & Ο :Ι⊥ Ξ Ρ 等人〔� “、 组〕曾 对 氧 含 量 & < ∋ < & / ,− ‘’厘米一 1 、 碳含量� ∋ ,� / ,− ‘“厘米一 1 的硅单晶进行 =−− >8 , 1 − 、 � � 、 4 ,小时的热 处理 , 发现缺陷密度的增加 与原始碳含量密 切相关 , 认为氧沉淀是非均匀成核在与碳原 子有确切关系的格点上 , 并提出碳含量高于 . / ,− ’“厘米一”就可能造成非均 匀 成 核 。 他 们 早期估计这 一 临 界 碳 浓度可能低 于? / ,− ’“厘米一 “〔Θ”〕。 他们在最近一篇 文 章中 更 强调 了上述观点 〔‘ 〕。 Γ & Ν & Π :Ξ Σ Σ Ρ ηηΡ 等人 研究 了 高 碳�δ , & 1 / ,Ρ ‘ε厘米一 ”! 和 低 碳 �χ 4 / 5少 厘米 一’ “!硅 中 碳 对 氧 沉 淀 的影 响 〔� .〕。 在高碳材料中 , ,− −− Ρ 8下 、一步退火 , 小时就可产生氧沉淀 ( 而在低碳材料中 , 为了产生氧沉淀 , 必 须 >−Ρ 8下经 14 小时的 预退火 。 如果在0 .− > 8下一步退火,4 −小时 , 在两种材料中只出现轻微沉淀 。 在+>>−Ρ 8下 预处理,.分钟 , 再在0. − > 8下处理,4 −小时 , 这时高碳材料中的沉淀只轻微减少 , 而低碳 材料 中的沉淀则完全消除 。 作者认为碳造成 直拉硅中氧的非均 匀 成 核 。 文 献 〔1�〕在 ,−.−Ρ 8下热处理4� 小时 �氮气氛 ! 后发现碳 能增强氧沉淀 , 因为氧沉淀速率依赖于硅中 存在的成核中心数 , 认为碳正起着这种中心 作用 。 [ & ∗ & > 2 ⊥ Φ Β :Ξ 等人也 报道了直拉硅单 晶的红外吸收研究 , 测定 了氧 、 碳复合体的 红外吸收带 , 认为原生8 ?单晶 中 的各种氧 碳复合体 , 在氧沉淀 中 起 着 成核中心的作 用〔� .〕。 文献 〔41〕在研究碳对 0−− >8下氧施 主形成的影响 中 , 发现施主分布与退火后所 观察到的腐蚀坑的分布相对应 , 认为施主就 是成核在碳格点上 的氧沉淀 , 也认为这时 的 氧沉淀是非均匀 成 核 。 文献 〔�< 、..〕也认 为碳是氧的非均匀成核中心 。 应该指出 , 不管氧沉淀是均匀成核还是 非均匀成核 ( 即使是非均匀成核 , 碳只是文 献中提得较多的一种 , 而不是唯一 的 。 α φ Β 等人 〔1 .〕同意8 ⊥ :Ε Δ Α Δ 的液滴模型 , 认 为 成 核中心是在液滴中分凝的分凝系数小于 5 的 杂质〔1. 〕。 ∗ ⊥: Φ Δ: 等人认为造 成 体 积收缩的 任何杂质微沉淀都可以作为氧沉淀 的成核 中 心 〔. ,〕。 ∗ ⊥ Δ Δ Ε Β等人则观察 到 了在位错 �由 沉淀物与基体晶格失配造成 , 可使界面 自由 能降低 , 使成核几率增加几个数量级 ! 上的 非均匀成核〔”=〕。还有人提出非均匀成核中心 是 杂 质 团 凝 聚 点缺 陷〔.1 、 .。 、 自填 隙 原 子 〔. 〕、 甚至还有施 、 受主杂质〔. 0〕、 原生微 缺陷等〔. =〕。 �二! 其它影响 除了作为成核中心外 , 碳对氧沉淀的影 响 , 在高碳材料中产生大量的缺陷 , 增强了 成核速率。 由于高碳材料中沉淀物的半径较 大 , 即使氧浓度较低也能发生沉淀 。 碳的存 在除影响成核动力学外 , 还影响沉淀物所形 成的缺陷的形貌以 �〕。 总的说来 , 碳对氧沉淀 的影响 , 仍然存 在不同的观点 。 文献 〔 。〕观察到 了高碳单 晶中氧沉淀的量 比低碳单晶中的少 , 这是由 于第丫步退火中产生了太多的沉淀核 , 小核 的生长速率被延缓所致 。 五 、 结 语 目前对碳的危害与影响的研究仍然很不 充分 , 研究的重点仍是它在氧沉淀中的行为 。 影响材料和器件性能的临界碳浓度 、 碳对氧 沉淀产生影响的热处理温度等仍有待进一步 研究。 为了使材料性能稳定 , 使器件在工艺 过程中诱生缺陷尽可能少以及使氧沉淀 、 内 吸除等过程更为可控 , 要求降 低 碳 含 量至 , ∋ ? Τ Τ 3 以下 。 莫托洛拉生产的硅单晶 的碳 浓度 已 低 于 5 / ,− ‘“厘米一”〔1 〕, ∗ :5ηΒ Β公司 采用改 进 的8 ?工 艺 将 碳 含 量 降 至 − & 4 ∋ > & �Π Τ 3 Δ , 采用磁场中拉晶法使碳含量降至 − & , ∋ − & 1ΠΠ3 Δ 〔 ,〕。 参 考 文 献 ι , ϕ Χ & − & Ο Ρ 5φ Β ΙΒ Ξ , Β η Δ 5& , ∗ Ρ 5:γ 一∗ ηΔ ηΒ ≅ 5Β Β ηΦΡ Ξ :Β Ι , ,<= 4 , 4 . , = , 0 . < & ι 4 ϕ 8 & # & Χ Β江Ρ Δ , ] 1 Χ & α Ζ 888Π Ζ ΒΡΠ Φ _ ] Δ # Β Π & , ,< = , , , 0 , . , 0 4 & ι 1 ϕ Ζ · ] · %:Δ Ξ , ]:2 Φ Ρ Β 5Β 2 ηΦ Ρ Ξ :2 Ι Θ · , , <= , , , 4 , 1 , 1 1 & ι � ϕ α & ∃ ⊥ Δ ΙΑ Δ , Β η Δ 5& , Θ & α ΠΠ+ & Π⊥ κ Ι & , ,<= 4 , . 1 , = , . 0 11 & ι . ϕ # · ∀ Ρ Σ Δ Ε: Β η Δ 5 & , Θ , ≅ 5Β Β ηΦ Ρ Β ⊥ Β 3 & ∗ Ρ Β & , , < 0 − , , , 0 , , , ,. . & ι ϕ Π & Χ β Β 5Β Φ , ∗ Β 3 :ΒΡΞ γ β Β ηΡ Φ +Ξ ηΒ ΦΞ Δ η:Ρ Ξ Δ 5 ,< =4 , . , 4 , < . & ι 0 ϕ Θ & α & Χ Δ Ε Β Φ , ∗ Β 3 :ΒΡΞ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β ΡΞ , , < < , . & ι = ϕ λ & ≅ Ξ γ Ρ , Θ& ≅ 5Β Β ηΦΡ Β ⊥ Β 3 & ∗ Ρ Β & , <0 < , , 4 , ,� 4 4 & ι < , Γ & Η & ∗ Β Φ ⎯ :Β Β , Θ & 8 Φ κ Ι ηΔ 5 [ ΦΡ Α η⊥ , , < =4 , − , 4 , 4 ,4 & ι , − ϕ Χ & ,− & 水 Χ Ζ Πφ 江 只Ζ Β ΟΖ 益, 玖Δ Β # Δ Ζ Β ] Β _ # Δ江九φ+ , ,< .之, < , ‘� & , , , ϕ # & ∀ Ρ Σ Δ Ε : Β η Δ5 & , Θ & ≅ 5Β Β ηΦΡ Β⊥Β 3 & ∗Ρ Β 二 ,< 0 − , ,, 0 , ,. & ι ,4 ϕ # & α φ Β Β η Δ 5 & , ∗ Β而Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,< 01 , < . & ι ,1 ϕ 万群 , 稀有金属 , ,< = , , , 1 � 。 ι , � ϕ 高愈尊 , 同上 , , < =4 , , , = − 。 ι , . ϕ 许振嘉等 , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γ β Β η Ρ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,<= , , 4 0 4 & ι , ϕ 卜可部孝夫 , 应用物理 �日! , ,< =4 , . , , 4 , , ,0 & ι , 0 ϕ Χ & Χ & Χ Ρ ΠΡΔ Ο Ρ Χ , Ζ 1 Χ & α Ζ 888Π Ζ Β>Π Φ _ ] Δ # ΒΠ & , ,< =4 , , = , < , ,�� − & ι ,= ϕ ,− & Χ & 及Δ β Ο Ρ Χ Β Ο Ζ Ξ , Ζ 双Π & , ] 1 ] Β Τ Ζ # Β江φ · Ζ Δ 只 # Β / & , ,< =4 , . , � & ι , < ϕ ] & Θ & Ζ :55 , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:ΒΡΞ , , < 0 0 , 0 , . & ι 4− ϕ Ζ & [ Φ Δ ∴∴ , :φ :γ , .0 . & ι 4 , ϕ α & Γ & Χ Β Δ Ξ , Θ & Π ⊥κ Ι & 8 ⊥ Β 3 & ∗ >5 :γ Ι , ,< 0 , , 1 4 , ,4 , , & ι 4 4 ϕ ∀ & α Ε :κΔ 3 Δ , α ΠΠ+ & Π⊥ κ Ι & , % Β ηηΒ Φ , ,< 0 < , 1 . , 4 , 1 & ι 41 ϕ α & Ρ ⊥ Ι ΔΑ Δ , Θ& α Τ Τ5 & Π ⊥ κ Ι & ,<= 4 , .1 , = , . 0 1 1 & ι 4 � ϕ ∃ & ≅ 5Α Β 55, Π Φ Ρ Υ & 8 Φ κ Ι ηΔ 5 [ ΦΡ Α η⊥ 8 ⊥ Δ _ Φ Δ Β η & , , < = , , � , , 4 , 4< 0 & ι 4 . ϕ 同ι ,= ϕ , . & ι 4 ϕ Ζ & Ζ & Χ Ρ ΠΡ Ζ Ρ Δ , Ζ 1 Χ & α Ζ 888Π Ζ Β _ Ρ Π & ] Δ # ΒΠ & , , < = , , , 0 , < , , 0 , , & ι 4 0 ϕ α & Γ & ΧΒ Δ 3 , Θ & Π⊥ κ Ι & 8 ⊥ Β 3 & ∗Ρ 5:γ Ι , ,< 04 , 11 , 4 . . & ι 4 = ϕ 许振嘉 , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,<= , , 40 4 & ι 4 < ϕ 孙膺九 , 上海金属 , ,<= 4 , 4 & ι 1 − ϕ α & Θ& Γ & , ∃ Β Ε Ρ ΒΕ , ∃ Β ∴Β Β ηΙ :Ξ ∗ Β而ΒΡΞ · γ β Β η Ρ Φ , ∀ Ρ Φ η⊥ 一Ζ Ρ 55ΔΞ γ , ∀ ΒΑ λ Ρ Φ Ε , Ρ / ∴Ρ Φ γ , ,< = , , 1 − < & ι 1 , ϕ Ζ & Ν 55, Θ & 8 Φ κ Ι ηΔ 5 [ ΦΡ Α η⊥ , ,< 0 0 , � < & < − & ι 1 4 ϕ Ζ & Ν 55, ∗ Β 3 :ΒΡΞ γ β Β η Ρ Φ , ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,< 0 0 , . . 。 ι 1 1 , α & Θ & Γ & ∃ Β Ε Ρ Β Ε , Ζ Δ Ξ γ Χ Ρ ΡΕ Ρ Ξ ∗ Β 3 :_ Β ΡΞ γ β Β ηΡ ΦΙ , ∀ Ρ Φ η⊥ 一Ζ Ρ 55Δ Ξ γ , , ∀ ΒΑ λΡΦ Ε , ,< =− , 4 � 0 & 〔1� ϕ Θ & % Β Φ Ρ ⎯ Βμ 5Β , Π ⊥ κΙ & ∗ ηΔ η & . −, & �Δ !, ,< = , , 0 , , 0 0 & ι 1 . ϕ # & α φ Β , ∗ Β而Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5 :ΒΡΞ , ,<= , , . � & ι 1 ϕ ] & λ Ρ Ε Ρ Σ Δ Α Δ , ∀ Δ η:Ρ Ξ Δ5 �] Δ η Ιβ Ι⊥: ηΔ ! # Β Β⊥ & Γ Β Τ η & , , < 0 , 4 4 , , < � & ι 1 0 ϕ 阿部孝夫 , 应用物理 �日! , ,< = 4 , . , , 4 。 , , 0 & ∴1 = ν ∀ & α Ε :κ Δ 3 Δ , α ΤΤ 5& Π⊥ κ Ι & % ΒηηΒ ΦΙ , , <0 1 , 4 4 , , 4 , 1 《!& ι 1 < ϕ # & ∗ β Σ、一Ε :, ∗ Β而 Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,< 0 1 , , < , & ι � − ϕ Θ & Χ5Ρ 互三3 , α ΤΠ+ & Π⊥ κ Ι & % Β ηηΒ ΦΙ & ,< = 4 , � − , = , 0 4. 9 ι � , ϕ 孙膺九 , 电子科学 , ,<= 4 , 1 & ι � 4 ϕ . & Ο :Ι恤。 , Θ ΔΠ & Θ & α ΠΠ +& Π⊥ κ Ι & , ,< =− , , < , 4 , , ,− , & ι � 1 ϕ . & Ο :Ι随。 , α ΠΠ+& Π ⊥κ Ι & % Β ηηΒ Φ Ι , ,< 0 < , 1 . , 1 , 4 ,1 & ι � � ϕ Γ & Ν & Π:Ξ :Σ Σ Ρ ηηΡ , 同ι1 − ϕ, Π & 1 = 0 & ι � . ϕ [ & . & Ρ Β ⊥ ΦΒ :Ξ , α Τ Τ5 & Π⊥ κ Ι & % Β η ηΒ ΦΙ , , <= 4 , � − , 1 , 4� , & ι � ϕ . & Ο :Ι !挂:Ξ Ρ , ΘΔΠ & Θ & α ΤΤ 5& Π⊥ κ Ι & , , <= 4 , 4 , , , , , & ι � 0 ϕ . & Ο :Ι厄Ξ Ρ , Θ & α ΤΤ 5 & Π ⊥ κ Ι & , ,< 0 < , . − , ,4 , = 4� − & ι � = ϕ Θ & Γ & ϕ , Δ η Β η Δ 5& , ∗ Β而Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:ΒΡΞ , ,< 0 0 , . 4 , & ι �< ϕ 许振嘉等 , 半导体学报 , ,< = 4 , 1 & , � .− ι . − , . & ] & Ζ β , 同 ι1 − ϕ , Π & 11 1 & ∴ . , Θ . & ∗⊥ :Φ Δ 5, α ΤΤ 5& Π⊥ κ Ι & % Β ηη2 Φ Ι , ,< = , , 14 , , . & ι . 4 ϕ Γ & α & 8 ΦΔ ⎯ Β Ξ , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,< = , , Π & 4 . � & ι . 1 ϕ # & λ & # Δ Ξ , 同ι1 −ϕ , Π 1 0 & ι . � ϕ Ν & ∗ ⊥ :3 β ΦΔ , α ΠΠ+& Π⊥ κ Ι & % Β η η& ,< =− , 1 0 , . , �= 1 & ι . . ϕ λ & ] Δ ηΙβ Ι⊥ :ηΔ , Θ& 8 Φ κ Ι ηΔ 5 [ ΦΡ Α η⊥ , ,< =4 , . , 4 , . , , ι . ϕ α & Θ & Γ & ∃ Β Ε Ρ Β Ε , α ΠΤ5 & Π ⊥ κ Ι & % Β ηηΒ ΦΙ , ,<= , , 1= , ,, , == = & ι . 0 ϕ % & ΘΔ Ι ηΦ Σ Β φ ΙΕ :, +≅ ≅ ≅ # Φ Δ Ξ Ι & ≅ 5Β Β & ∃ Β ⎯ , , <= 4 , 4 < , � , � 0 . & ι . = ϕ Ζ & Ν , ∗ Β⊥ Δ Δ Ε Β , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γ β Β ηΡ Φ ∗ :5:Β ΡΞ , ,<= , , Π & 4 0 1 & ι . < ϕ Ο & Ο Δ Υ :3 :κ Δ , ∗ Β 3 :Β Ρ Ξ γβ Β ηΡ Φ ∗ :5:Β Ρ Ξ , ,< = , , Π & 4< � & ι − ϕ ] & Ρ Υ :Ξ Ρ , α Τ Τ5· Τ ⊥ κ Ι 9 % Β ηη · , , <=4 � , , < , = � 0 & ι , ϕ Γ & Χ & ∗ Α Δ ΦΡΡ ∴ , ∗ Ρ 5:γ ∗ η Δ ηΒ # Β Β Ξ & , , ,< =1 , 4 , , , ,, & 万万二丈苏4 0 又礼Θ内简讯 ; 中国四联钦设备设计制造公司成立 中国四联钦设备设计制造公司成立大会于 ,<= �年 � 月在北京召开 。 公司董事长柳曾典同志作了 “为 开 拓我国钦机械设备事业而努力奋斗 ” 的 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 。 中国四联钦设备设计制造公司 , 作为国内首家公司担负着为国民经济有关部门提洪钦机械设备的任务 , ,< = 1年 = 月40 日山机械工业部和中国有色金属工业总公司正式批准成立 。 目前由合肥通用机械研究所、 哈 尔滨锅炉厂 、 广州重型机器厂和宝鸡有色金属加工厂联合组成。 中国四联钦设备设计制造公司所属 单 位 , 根据自愿互利的原则 , 在长期合作的基础上成立 。 它不是同行业的联合 , 也不仅仅是四家联合 , 而是以技 术为核心 , 科研 、 设计 、 材料 、 制造一条龙式的联合体。 为了发展我国的钦机械设备事业 , 还需进一步联合 各方面的技术力量 , 形成开发钦机械设备的优势 , 该公司是跨行业 、 跨部门的以科研和技术开发为基础的一 种新型联合体。 另外尚有产 、 供 、 销的统一和某些实体性的机构 , 以促进事业的发展 。 当前世界正面临新的技术革命 。 一些新技术的重大突破和广泛采用 , 也会带来机械装备的革命。 新材料 的发展与应用对推动机械装备的革命将发挥更大作用 。 钦是一种崭新的金属 , 它以后来居上之势成为仅次于铁 、 铝的第三金属并获得日益广泛的应 用 。 钦设 备具有优异的性能 , 在许多部门正在被用作耐腐蚀设备。 深人开展钦材 、 钦机械设备及其应用研究 , 加速钦 资源开发 、 发展钦工艺制造技术 、 扩大钦机械设备应用领域已成为国内外共同的发展趋势。 我国 的钦冶金 工业 , 尤其是钦设备制造发展历史很短 , 与先进国家相比有一定的差距 。 近年 来能源 、 石油化工 、 海洋工 程 、 轻工 、 冶金等部门对钦材机械设备的需求大幅度增加 , 但我国现有的钦机械设备科研与制造力量分散 , 很不适应形势发展的需要。 中国四联钦设备设计制造公司就是根据国民经济发展的需要筹建起来的 , 它以利 用我国丰富的钦资源 , 迅速发展钦设备制造工业为宗旨 , 发挥公司成员单位联合的优势 , 有效地组织对钦材 和钦设备方面基础和应用科学的研究 , 加速对其新材料 、 新技术 、 新工艺 、 新产品的研制 , 努力开拓钦材 应用新领域。 �杨素丽供稿 ! 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