Określanie koncentracji azotu w monokryształach krzemu otrzymywanych metodą Czochralskiego na podstawie widm absorpcyjnych w zakresie dalekiej podczerwieni

• Autorzy: Możdżonek M. , Zabierowski P. , Majerowski B.

Warianty tytułu

EN

Determination of nitrogen concentration in Czochralski silicon crystals from the far infrared absorption spectra

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Monokryształy krzemu otrzymane metodą Czochralskiego (Cz - Si) domieszkowano azotem poprzez wzrost w atmosferze Ar + N2. Wykonując pomiary absorpcji optycznej po izotermicznych wygrzewaniach zbadano proces generacji płytkich donorów termicznych (STDs) związanych z kompleksami N[indeks dolny]i-O[indeks dolny]mi. Określono warunki procesów termicznych, w których koncentracja defektów ulega nasyceniu ( 650°C min. Igodz. lub 600°C min. 3 godz.). Przedstawiono metodę określania koncentracji azotu w monokryształach Cz - Si w zakresie l x 10[indeks górny]13 ≥ [N] < 5 x 10[indeks górny]14 at.cm-³ opartą o pomiar absorpcji w zakresie dalekiej podczerwieni w niskich temperaturach.

EN

The nitrogen doping of Czochralski silicon crystals was accomplished by adding a small amount of N[sub]2 gas to the argon ambient in the growth chamber. The generation process of shallow thermal donors (STDs) attributed to N[sub]i-O[sub]mi complexes with the measurement of their optical absorption after isothermal annealing was investigated. On the basis of the obtained results, we proposed the annealing conditions when concentration of complexes reaches a saturated value (650°C, min. 1 h or 600°C, min. 3 h). We have defined the method for the quantitative measurement of nitrogen in CZ silicon crystals by means of low temperature Fourier transform infrared spectroscopy (LT-FTIR), based on measurement in the far-infrared range. This method can be used for the detection of the nitrogen concentration in the range of 1 x l0[sup]13 - 5 x l0[sup]14 at.cm-³.

Słowa kluczowe

PL

monokryształ krzemu; domieszkowanie kryształów krzemu; metoda Czochralskiego; widmo absorpcyjne; daleka podczerwień

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 35, nr 3-4
• Strony: 31--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Możdżonek M.

autor

Zabierowski P.

autor

Majerowski B.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, 01-919 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Karoui A., Sahtout Karoui R, Rozgonyi G.A., Yang D.: Oxygen precipitation in nitrogen doped Czochralski silicon wafers. I. Formation mechanisms of near and bulk defects. J. Appl Phys., 96, (2004), 3255-3263
• [2] Voronkov V. V., Plaster R.: The effect of nitrogen on void formation in Czochralski silicon crystals. J. Cryst. Growth, 273, (2005), 412-423
• [3] Vedde J., Gravesen P.: The fracture strength of nitrogen doped silicon wafers. Mat. Sci. Eng.,B36, (1996), 246-250
• [4] Yatsurugi Y., Akiyama N., Endo Y, Nozaki T.: Concentration, solubility, and equilibrium distribution coefficient of nitrogen and oxygen in semiconductor silicon. J. Electrochem. Soc. .-Solid-State Sci. and Tech., 120, (1973), 975-979
• [5] Wagner P., Oeder R., Zulehner W.: Nitrogen-oxygen complexes in Czochralski-silicon. Appl. Phys., 46, (1988), 73-76
• [6] Jones R., Ewels C., Goss J., Miro J., Deak P., Oberg S., Rasmussen F.B.: Theoretical and isotopic infrared absorption investigation of nitrogen-oxygen defects in silicon. Semicond Sci. Technol, 9, (1994), 2145-2148
• [7] Shi X. H., Liu P. L., Shi G. L., Shen S. C.: Anealing behavior of N-O complexes in Si grown under nitrogen atmosphere. Solid State Commun., 106, (1998), 667-669
• [8] Alt H. Ch., Gomeniuk Y. V, Bittersberger F., Kempf A., Zemke D.: Far-infrared absorption due to electronic transitons of N-O complexes in Czochralski-grown silicon crystals: influence of nitrogen and oxygen concentration. Appl. Phys. Lett., 87, (2005), 151909-151909
• [9] Itoh Y, Nozaki T., Masui T., Abe T.: Calibration curve for infrared spectrophotometry of nitrogen in silicon. Appl. Phys. Lett., 45, (1985), 488-489
• [10] Matsumoto T., Yamanaka Y, Harada H., Inoue N.: Measurment of infrared absorbance of nitrogen in CZ silicon. Mat. Sci. Eng., B91-92, (2002), 144-147
• [11] Tanahashi K., Yamada-Kaneta H.: Technique for determination of nitrogen concentration in Czochralski silicon by infrared absorption measurement. Jpn. J. Appl. Phys., 42, (2003), L223-L225
• [12] Voronkov V. V., Porrini M., Collareta P., Pretto M. G., Scala R., Plaster R., Voronkova G. I., Batunina A. V., Golovina V. N.,Arapkina L. V., GuliaevaA. S.: Shallow thermal donors in nitrogen-doped silicon. J. Appl. Phys., 89, (2001), 4289-4293
• [13] Porrini M., Pretto M. G., Scala R.: Measurement of nitrogen in Czochralski silicon by means of infrared spectroscopy. Mat. Sci. Eng., B102, (2003), 228-232
• [14] Możdżonek M., Zabierowski P., Majerowski B., Miros A., Durska A., Broszkiewicz L., Mirgos W.: Określenie koncentracji azotu w monokryształach krzemu metodą absorpcji w podczerwieni. Praca statutowa ITME, 2005
• [15] Ewels C. P., Jones R., Oberg S., Miro J., Deak P.: Shallow thermal donor defects in silicon. Phys. Rev. Lett., 77, (1996), 865-868
• [16] Von Ammon W., Holzl R., Virbulis J., Dornberger E., Schmolke R., Graf D.: The impact of nitrogen on the defect aggregation in silicon. J. Crystal Growth, 226, (2001),19-30
• [17] Murphy J.D., Alpass C.R., Giannattasio A., Senkader S., Falster R.J., Wilshaw P.R.: Nitrogen in silicon: transport and mechanical properties. Nucl. Inst. and Meth. in Phys. Res., B253, (2006), 113-117