2024年4月13日发(作者：)

时间：二O二一年七月二十九日

单晶硅中可能出现的各类缺陷之邯郸勺丸创作

时间：二O二一年七月二十九日

缺陷,是对于晶体的周期性对称的破坏,使得实际的晶体

偏离了理想晶体的晶体结构.在各类缺陷之中,有着多种分类方法,

如果依照缺陷的维度,可以分为以下几种缺陷： 点缺陷：在晶

体学中,点缺陷是指在三维尺度上都很小的,不超出几个原子直径

的缺陷.其在三维尺寸均很小,只在某些位置产生,只影响邻近几个

原子,有被称为零维缺陷. 线缺陷：线缺陷指二维尺度很小而第

三维尺度很大的缺陷,也就是位错.我们可以通过电镜等来对其进

行不雅测. 面缺陷：面缺陷经常产生在两个不合相的界面上,

或者同一晶体内部不合晶畴之间.界面两边都是周期排列点阵结构,

而在界面处则出现了格点的错位.我们可以用光学显微镜不雅察面

缺陷. 体缺陷：所谓体缺陷,是指在晶体中较大的尺寸规模内的

晶格排列的不规则,比方包裹体、气泡、空洞等.

一、点缺陷 点缺陷包含空位、间隙原子和微缺陷等. 1、空

位、间隙原子 点缺陷包含热点缺陷（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.低温生长的

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；扩散到晶体概略消失；

时间：二O二一年七月二十九日

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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

不雅察. 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,热点缺陷和杂质点缺陷相互作用形成庞杂的

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,多数是各类形态的氧化物沉淀,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. 2.2微缺陷不雅

察办法 1）择优化学腐化： 择优化学腐化后在横断面上呈

均匀散布或组成各类形态的宏不雅漩涡花纹（漩涡缺陷）.宏不雅

上,为一系列同心环或螺旋状的腐化图形,在显微镜下微缺陷的微

不雅腐化形态为浅底腐化坑或腐化小丘（蝶形蚀坑）.在硅单晶的

纵剖面上,微缺陷通常呈层状散布. 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,才可用择优腐化办法显

示. 3）扫描电子显微技术,X射线形貌技术,红外显微技术等办

法. 2.3微缺陷结构 直拉单晶中微缺陷比较庞杂.TEM不雅

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

层错等组成的微缺陷,以及板片状SiO2沉积物,退火Cz硅单晶中的

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