《晶體矽中過渡族金屬沉澱的微結構研究》是依託廈門大學，由徐進擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：晶體矽中過渡族金屬沉澱的微結構研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐進
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研究主要利用透射電鏡，結合掃描紅外顯微鏡(SIRM)來研究晶體矽中過渡族金屬(鐵，銅以及鎳)雜質的沉澱機理以及形貌的精細結構：深入研究不同預處理氣氛(氬氣、氮氣以及氧氣)、點缺陷類型、輕元素雜質(碳、氮以及氧)濃度以及冷卻速率對金屬雜質在直拉單晶矽體內以及鑄造多晶矽晶界上沉澱過程的影響；探討金屬沉澱在基體中產生的應力如何影響它的形態、密度和分布，以及在這個過程中沉澱如何通過與點缺陷的相互作用來釋放應力，促進反應的不斷進行；通過探討晶體矽材料的力學各向異性，如彈性模量等，分析晶體矽物理性能參數與金屬沉澱晶體學取向之間的關係；本課題的提出，主要研究晶體矽材料在器件工藝過程中引入的過渡族金屬雜質的擴散、沉澱特性，對於理解金屬雜質在晶體矽中的沉澱規律，實現金屬雜質的可控沉澱，更好地套用於大規模積體電路製造以及太陽能光伏產業具有重要的科學意義和研究價值。
結題摘要
在國家自然科學基金的支持下，至2013-1-15，共發表SCI論文5篇，國家發明專利2項。 本研究深入地研究了晶體矽中過渡族金屬(鐵，銅以及鎳)雜質的沉澱機理以及分布特性：深入研究不同預處理氣氛(氬氣、氮氣以及氧氣)、點缺陷類型、輕元素雜質(碳、氮以及氧)濃度以及冷卻速率對金屬雜質在直拉單晶矽體內以及鑄造多晶矽晶界上沉澱過程的影響；探討金屬沉澱在基體中產生的應力如何影響它的形態、密度和分布，以及在這個過程中沉澱如何通過與點缺陷的相互作用來釋放應力，促進反應的不斷進行；通過探討晶體矽材料的力學各向異性，如彈性模量等，分析晶體矽物理性能參數與金屬沉澱晶體學取向之間的關係。主要研究成果如下： 1. 掃描紅外顯微鏡研究表明，對於鎳雜質玷污的樣品，不論雜質在何步驟引入，都可以得到潔淨區，並且寬度不變，這表明雜質引入溫度導致的平衡濃度差異不會影響鎳雜質在晶體矽樣品中的沉澱過程。研究認為，潔淨區形成過程中的分凝吸雜和本徵吸雜作用是導致這一現象的主要原因。 2. 通過傅立葉變換紅外光譜和擇優腐蝕研究發現晶體矽中氧沉澱對銅沉澱的密度、分布和形貌有很大影響； 3. 以六水合硝酸鋅和尿素為原料，合成了ZnO 納米片組裝的空心微米球結構； 4. 研究普通熱處理和快速熱處理工藝下直拉單晶矽中過渡族金屬銅雜質對潔淨區生成的影響。研究發現，高溫處理過程中生成的銅沉澱不能溶解是導致潔淨區不能形成的最主要原因； 5. 研究了不同氣氛下點缺陷對重摻硼直拉矽單晶p/p+外延片中銅沉澱的影響。研究發現，自間隙矽原子和空位對氧沉澱有不同影響。另外，研究發現，p/p+外延結構能很好地吸除矽片中的銅雜質，從而保持了外延層的潔淨。
