晶格間隙氧(Oi:Interstitial Oxygen)是指在以 CZ 法成長的矽晶體中,以進入晶格間隙的形式存在的氧原子。由於石英(SiO₂)坩堝溶入熔液而無可避免地混入,典型濃度為 10~18ppma(約 5×10¹⁷~9×10¹⁷atoms/cm³)。不使用坩堝的 FZ 法晶體幾乎不含這種氧。
氧雖然是雜質,但對矽晶圓有益。熱處理使氧析出形成 BMD(Bulk Micro Defect:塊材微缺陷)後,它會成為捕捉鐵、銅等金屬雜質的吸雜位置(本質吸雜)。此外,晶格間隙氧具有阻礙差排移動的釘扎效果,可提高晶圓的機械強度並抑制熱處理時的滑移差排。
另一方面,氧也會造成危害。低溫熱處理時氧若形成具電性活性的熱施體,就會使目標電阻率偏移。此外,若在製作元件的表面附近存在 BMD,會成為接面漏電的原因。因此會進行熱處理設計,讓表面附近的氧向外擴散形成無缺陷層(洗淨區,denuded zone),只在內部保留 BMD。
也就是說,氧濃度不是「越多越好/越少越好」的指標,而是依元件種類而有不同最佳值的設計參數。邏輯與記憶體會選擇兼顧吸雜能力與強度的中等濃度;功率元件或輻射偵測器等以少數載子壽命為最優先的用途,則選擇幾乎不含氧的 FZ 晶圓。
晶體成長時的氧濃度由坩堝轉速、晶體轉速、爐內壓力、氬氣流量等控制。特別有效的是磁場 CZ 法(MCZ),對熔液施加磁場以抑制對流,可減少坩堝的氧溶出,並使軸向與徑向的濃度分布均勻化。量測通常使用 FT-IR(紅外光譜)。