单晶硅中可能出现的各种缺陷分析

体缺陷：

所谓体缺陷，

是指在晶体中较大的尺寸范围内的晶格排列的不规则，

比如包裹体、气泡、空洞等。

一、点缺陷

点缺陷包括空位、间隙原子和微缺陷等。

1

、空位、间隙原子

点缺陷包括热点缺陷（本征点缺陷 ）和杂质点缺陷（非本征点缺陷）。

1.1

热点缺陷

其中热点缺陷有两种基本形式： 弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷。单晶中空位

和间隙原子在热平衡时的浓度与温度有关。

温度愈高，

平衡浓度愈大。

高温生长

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的硅单

晶，在冷却过程中过饱和的间 隙原子和空位要消失，其消失的途径是：

空位和间隙原子相遇使复合消失；

扩散到晶体表面消失；

或扩散到位错区消失并

引起位 错攀

移。间隙原子和空位目前尚无法观察。

1.2

杂质点缺陷

A

、替位 杂质点缺陷，如硅晶体中的磷、硼、碳等杂质原子

B

、间隙杂质点缺陷，如硅晶体中的 氧等

1.3

点缺陷之间相互作用

一个空位和一个间隙原子结合使空 位和间隙原子同时湮灭

（复合）

，

两个 空

位形成双空位或空位团，

间隙原子聚成团，

< br>热点缺陷和杂质点缺陷相互作用形成

复杂的点缺陷复合体等。

2

、微缺陷

2.1

产生原因

如果晶体生长过程中冷却速度较快 ，

饱和热点缺陷聚集或者他们与杂质的络

合物凝聚而成间隙型位 错环、位错环团及层错等。

Cz

硅单晶中的微缺陷，多数

是各种形态的氧化物沉淀，

它们是氧和碳等杂质，

在晶体冷却过程中，

通过均质

成核和异质成核机理形成。< /p>

2.2

微缺陷观察方法

1

）择优化学腐蚀：

择优化学腐蚀后在横断面上呈均匀 分布或组成各种形态的宏观漩涡花纹

（漩

涡缺陷）。宏观上，为 一系列同心环或螺旋状的腐蚀图形，在显微镜下微缺陷的

微观腐蚀形态为浅底腐蚀坑或腐 蚀小丘（蝶形蚀坑）。在硅单晶的纵剖面上，微

缺陷通常呈层状分布。

< br>

2

）热氧化处理：

由于

CZ

硅单晶中的微缺陷，其应力场太小，往往需热氧化处理，使微缺陷

缀饰长大或转化为氧化层错或小位错环后，才可用择优腐蚀方法显示。

3

）扫描 电子显微技术，

X

射线形貌技术，红外显微技术等方法。

2.3

微缺陷结构

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直拉单晶中微缺陷比较复杂。

TEM

观察到在原生直拉硅单晶中，存在着间隙

位错环，位错团和小的堆跺层错等构成的微缺陷，以及板片状

SiO2

沉积物，退

火

Cz

硅单晶中 的微缺陷为体层错、氧沉淀物及沉淀物

-

位错

< br>-

络合物等。

Cz

硅中的原生缺陷分别是根据不 同的测量方法而命名，有三种：

1.

使用激

光散射层析摄影仪检测到的红外

(IR)

散射中心