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논문 상세정보

실리콘 단결정에서 산화적층결함의 핵생성에 미치는 냉각속도의 영향

The effect of cooling rate on the nuclei of OISF formation in Si single crystals

초록

실리콘 단결정에서 존재하는 산화저층결합(OISF)은 실리콘 웨이퍼의 전기적 성질에 많은 영향을 미치게 되는데 이 산화적층결함의 핵(nuclei)은 결정성장 과정에서 형성되며, 그 주요 원인으로는 초기 산소 농도, dopant의 종류 및 농도, 냉각속도 등이 있다. 본 연구에서는 냉각 속도에 따른 실리콘 단결정 내의 산화적층결함에 관하여 조사하였다. 수평관상로를 이용하여 실리콘 단결정괴를 Ar 분위기에서 $1400^{\circ}C$까지 승온후 각기 다른 냉각속도로 냉각하였다. 이후 $1150^{\circ}C$에서 산화처리를 한 후 실리콘 단결정 내의 산화적층결함의 농도를 조사하였으며, FTIR을 이용하여 산화석출물이 산화적층결함의 형성에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 실리콘 단결정 내에서 산화적층결함이 가장 많이 형성되는 중간 단계의 냉각속도 범위가 있음을 확인하였으며 실리콘 단결정 내의 산소가 석출물의 형태로 존재할 때 산화적층결함이 많이 형성됨을 알 수 있었다.

Abstract

The OISF (Oxidation Induced Stacking Fault)is expected to affect the electrical properties in Si single crystals, and the nuclei of OISF are believed to be formed during the crystal growing process. Initial oxygen concentration, dopant type and its density, and cooling rate are regareded as major factors on OISF formation. In this study, the variations of OISF density under various cooling rate were investigated. Si single crystal was heated to $1400^{\circ}C$ in Ar ambient and cooled down to room temperature at different cooling rate, using horizontal tube furnace. After that, they were oxidized at $1150^{\circ}C$, and then, OISF was observed with optical microscope. The relation between oxide procipitates and OISF nucleation was investigated by FTIR analysis. As a result, it was found that there exists the intermediate cooling rate range in which OISF nucleation is highly enhanced. And also, it was found that OISF nucleation is closely related with silicon oxide procipitation in Si single crystals.

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