Surface Damage and Copper Precipitation in Silicon

Mechanical polishing of silicon introduces considerable damage into the surface. Heating in air causes this damage to be annealed both by dislocation movement and by the formation of stacking faults. The dislocations are rearranged in planes parallel to the surface and stacking faults are formed in the slip planes which lie at an angle to the surface. Prolonged heating causes the defects to be removed by the oxide layer. Copper is preferentially precipitated at these defects. The type of precipitation depends on the copper concentration which is determined by the temperature at which the copper is diffused into the silicon: below 1000 °C the precipitates lie along dislocation lines; between 1000 °C and 1150 °C the precipitates lie as discrete particles parallel to {110} planes; at higher temperatures the precipitates are platelets which lie on the surface. Once a precipitate forms it grows preferentially and removes copper from the surrounding region. Das mechanische Polieren von Silizium fuhrt zu betrachtlichen Oberflachenschaden. Ausgluhen an Luft entfernt diese Schaden sowohl durch Versetzungsbewegung als auch durch Bildung von Stapelfehlern. Die Versetzungsfehler ordnen sich neu in Ebenen parallel zur Oberflache an, und die Stapelfehler sind in den Gleitflachen zu finden, die in einem Winkel zur Oberflache verlaufen. Anhaltendes Ausgluhen fuhrt dazu, das die Fehlstellen durch die Oxydschicht entfernt werden. Kupfer wird an diesen Fehlstellen vorzugsweise abgelagert. Die Art der Ablagerung hangt von der Kupferkonzentration ab, die von der Temperatur, bei welcher das Kupfer in das Silizium eindiffundiert, bestimmt wird. Unter 1000 °C findet die Ablagerung entlang der Versetzungslinien statt. Zwischen 1000 °C und 1150 °C liegen die Ablagerungen als abgesonderte Teilchen parallel zu den {110}-Ebenen. Bei hoheren Temperaturen bestehen die Ablagerungen aus Plattchen, die an der Oberflache liegen. Wenn sich eine Ablagerung erst einmal gebildet hat, wachst sie vorzugsweise weiter und entfernt damit Kupfer aus ihrer Umgebung.