氧析出物(BMD:Bulk Micro Defect)是指 CZ 矽中所含的間隙氧經熱處理聚集,凝結成 SiOₓ 微小析出物者。大小為數 nm~數百 nm,由於分布在晶圓內部(塊材),也稱為塊材微缺陷(BMD)。
間隙氧在摻入晶體時就已處於過飽和狀態,經熱處理後析出會持續進行。析出分為 2 個階段:在低溫(約 600~800℃)形成析出核,在高溫(1,000℃前後)使核成長,因此密度與大小會隨晶圓的熱歷程而大幅改變。
BMD 是視運用方式可能有益也可能有害的缺陷。若以適當密度存在於晶圓內部,可作為捕捉鐵、鎳、銅等金屬雜質的吸雜位置,保持元件區域潔淨(本質吸雜,intrinsic gettering)。另一方面,若 BMD 位於製作元件的表面附近,則會造成接面漏電或閘極絕緣膜不良。
因此,會進行一種熱處理:從表面到一定深度形成沒有析出物的無缺陷層(潔淨區,denuded zone,DZ),只在其下方的內部形成 BMD。先以高溫使表面附近的氧向外擴散,再以低溫成核、高溫成長的「高溫-低溫-高溫」製程是傳統方法;以快速熱處理在晶圓內建立空位分布、藉此控制析出發生位置的方法也已實用化。
析出物也會影響機械性質。適量的析出物可阻止差排移動、抑制滑移,但若成長過大,會在周圍產生差排或疊差,反而降低晶圓強度或增加翹曲。先進製程中整體製程的熱預算減少,在僅靠元件製程的熱無法充分析出的前提下,於晶圓端設計析出的重要性日益提高。