晶体缺陷的检测

晶体缺陷的检测第一页，共十二页，编辑于2023年，星期六目录八英寸直拉单晶硅晶体缺陷检测目的半导体单晶中的缺陷半导体晶体的电化学腐蚀条件及其反应影响半导体单晶电化学腐蚀速度的因素腐蚀在半导体技术中的应用半导体硅的常用腐蚀剂硅单晶中位错的检测实验报告第二页，共十二页，编辑于2023年，星期六八英寸直拉单晶硅晶体缺陷检测目的半导体晶体在生长或器件制造过程中会产生各种结构缺陷，因为多数缺陷是有害的，一般不希望存在，但有些器件少量而均匀分布的晶体缺陷却对改善其性能有好处。半导体单晶中的缺陷微观缺陷（1）、点缺陷空位（是最简单的点缺陷，所有晶体都存在缺陷，在热力学上最稳定空位可聚集成团，当空位崩塌时可形成位错圈可利用化学腐蚀法或投射电子显微镜观察）填隙原子（是占据晶格空隙处的多余原子，在生长界面附近陷落凝聚时可以形成微缺陷）络合体(这是空位与杂质原子相结合的复合体，具有电活性影响半导体载流子浓度。一般采用电子顺磁共振法）外来原子(外来杂质原子可以以填隙方式或替位方式存在，可以引起点阵的畸变或半导体电学性质变化从而检测出。）第三页，共十二页，编辑于2023年，星期六（2）、线缺陷（位错是半导体中最重要的缺陷，包括螺旋位错，属于线缺陷一般称为位错线）（3）、面缺陷（晶体密堆积结构中正常层序发生破坏的区域称为堆垛层错，简称层错，分为本征和非本征层错。）（4）、杂质沉淀（半导体晶体在生长和以后处理过程中会受到一些污染，而一般这些杂质在高温中溶解度较大，易析出。）宏观缺陷（1）、小角度晶界和系属结构（2）、位错排与星形结构（3）、杂质析出和夹杂物第四页，共十二页，编辑于2023年，星期六半导体晶体的电化学腐蚀条件及其反应

化学腐蚀定义：化学腐蚀是指金属或半导体材料于高温下（1200℃）在腐蚀性气体中所受到的腐蚀。是纯化学腐蚀过程。电化学腐蚀定义：电化学腐蚀是指金属或半导体材料在电解质水溶液中所受到的腐蚀。在HNO3和HF酸性溶液中：第五页，共十二页，编辑于2023年，星期六硅单晶在碱性溶液中电化学反应构成电化学腐蚀条件：1、被腐蚀的半导体各部分或区域之间存在电位差，构成正极和负极，电极电位低的是负极，电极电位高的是正极，负极被腐蚀溶解。2、具有不同电极电位的半导体各部要互相接触。3、半导体电极电位的不同部分处于相互连通的电解质溶液中，以构成微电池。影响半导体单晶电化学腐蚀速度的因素1、腐蚀液的成分腐蚀液的成分对腐蚀速度影响最大。第六页，共十二页，编辑于2023年，星期六2、电极电位一般对于N型硅来说，电阻率越低（即少数载流子空穴浓度越低），电极电位越低。对于P型硅来说，电阻率越低（即少数载流子空穴浓度越高），电极电位越高。3、缓冲剂的影响缓冲剂一般是弱酸弱碱，如CH3COOH和NH4OH等。4、腐蚀处理温度和搅拌的影响腐蚀处理温度越高，腐蚀速度越快。搅拌可以加快物质传递速度，还能改善腐蚀液的择优性质。5、光照的影响腐蚀处理时加入光照有利于微电池的腐蚀，并且在慢速腐蚀中光照影响比较大。第七页，共十二页，编辑于2023年，星期六腐蚀在半导体技术中的应用半导体材料及器皿、用具的清洗显示缺陷将表面抛光成镜面半导体硅常用腐蚀剂Sirtl腐蚀液Dash腐蚀液Secco腐蚀液Wright腐蚀液Shimmel腐蚀液第八页，共十二页，编辑于2023年，星期六硅单晶中位错的检测1、硅单晶(111)面上位错的显示显示过程如下：

切割、研磨样品：观察面偏离(111)面不应大于5度。

化学抛光：采用HF：HNO3=1：(3～5)的抛光液，时间通常控制在2～4分钟。注意反应不要过分剧烈，以避免样品氧化。

化学腐蚀：一般用HF：CrO3(33%)水溶液=1：1的腐蚀液，此腐蚀液具有择优性，且显示可靠。在铬酸腐蚀液中硅单晶(111)截面上的位错通常经过10～15分钟可以全部显露出来。第九页，共十二页，编辑于2023年，星期六2、位错密度的测定位错密度表示方法：(1)位错的体密度——单位体积中位错线的长度，用Nv来表示：Nv=L/V式中，V为晶体的体积；L为体积V中位错线的总长度。(2)位错的面密度——穿过单位截面积的位错线数，用ND表示：ND=N/S式中，S为单晶截面积；N为穿过截面积S的位错线。第十页，共十二页，编辑于2023年，星期六硅单晶晶体缺陷检测试验报告试样名称：硅片试样编号：1室内温度：常温检测成员：陈莉、何霞、徐航、赵仕海车间主任：张东 检测时间：2013年10月14