发布时间：2022-01-18 03:57:34 热度：0
单晶硅作为目前半导体材料、光伏材料领域应用最广泛的一种材料，其质量一直是广大生产研究人员研究的重点，今天程诚小编就带大家来了解一下单晶硅材料常见的一些晶体缺陷。
1、位错
位错是晶体中的一种线缺陷，它是晶体中已滑移与未滑移区之间的边界构成，或是以伯格斯回路闭合性破坏来表征的缺陷。
硅单晶虽然已采用无位错生长工艺，但单晶体中，特别是晶体尾部仍会有一定数量的位错存在。此外，硅片在外延生长和硅器件制备工艺中，也会由于各种原因引入位错。因此位错是硅材料中最常见的一种缺陷
选择适当的化学腐蚀剂，对样品表面进行择优腐蚀，位错在晶体表面露头处，可以显现出与晶向相关的特定形态的腐蚀坑。典型的位错蚀坑形貌照片见下图：
位错的产生原因：在硅单晶生长的开始阶段，籽晶中原有的位错和籽晶与熔体熔接时引入的位错，在生长的晶体中会继续延伸，在晶体生长过程中，固液界面附近存在不熔固态颗粒，也易引入位错，尤其当热场温度梯度较大，在晶体中产生较大的热应力时，更易产生位错并使其增殖。
2、层错
层错是一种二维缺陷，由于晶体内原子（排列）偏离了正常的堆垛次序所致。系指晶体内，原子平面的堆垛次序错乱形成的一种缺陷。硅单晶的层错面为{111}面。
应用化学腐蚀方法显示硅单晶中的层错时，可以观察到沿<110>方向的腐蚀沟槽，它是层错面与样品观察表面的交线。在{111}面上，层错线相互平行或成60°、120°分布，{100}面上的层错线相互平行或垂直，在层错线两端为不全位错蚀坑。典型的层错照片见下图：
层错的产生原因：在当前单晶制备工艺条件下，硅单晶中的原生层错很罕见。一般认为，在单晶生长过程中，固态颗粒进入固液界面，单晶体内存在较大热应力，固液界面附近熔体过冷度较大，以及设备的机械振动等都可能成为产生层错的原因。体层错，多因晶体体内微缺陷（氧沉积）在长时间高温热处理过程中，释放应力而形成的层错，因热处理的温度、时间、气氛等条件不同，可以有多种多样的腐蚀形态。
3、微缺陷
晶体中缺陷尺寸通常是在微米或亚微米数量级范围内，而微缺陷的概念是一个统称，是指尺寸较小的缺陷。微缺陷是无位错直拉和区熔硅单晶中常见的一类主要缺陷。常见的微缺陷经腐蚀后在显微镜下可呈现如下形态：（见下图）
值得一提的是，扫描电子显微技术、X射线形貌技术、红外显微技术都可以作为研究、观测微缺陷及其空间分布的手段。
4、氧化雾缺陷
化学抛光或化学机械抛光后的硅片经热氧化处理和化学腐蚀表面出现的一种高密度微缺陷，由于光线漫反射，在微缺陷密集区域呈现宏观雾状，故称为雾缺陷或氧化雾缺陷。氧化雾缺陷微观上为高密度（≈106/cm2）的浅蚀坑或衬度较低的类圆泡状。宏观上氧化雾缺陷呈均匀分布或各种漩涡花纹狀图样（见下图）。氧化雾缺陷是一种近表面缺陷，具有较高的热迁移性和对晶格应力的高敏感性，容易被其他缺陷如晶格畸变、位错、层错、损伤等缺陷吸收。所以氧化雾缺陷的宏观分布会受到其他晶体缺陷的制约。
氧化雾缺陷的产生与拉晶或硅片制造中热工艺过程中重金属杂质（铜、镍、铁、钴等）的污染有直接关系。因此提高热工艺的洁净水平，包括环境、设备、气氛、工具和洁净操作等，尽可能避免和减少样片被重金属沾污是消除和抑制氧化雾缺陷产生的主要措施。另外，利用硅片背面损伤、沉积多晶硅层等外吸除或本征吸除技术也可有效地吸除氧化雾缺陷。
5、其他缺陷
由于生产过程控制或者原材料引入等原因，单晶硅中还会出现诸如孪晶、嵌晶、孔洞、夹杂物、氢致缺陷、晶体原生凹坑（COP）、流动图形缺陷（FPD）等不同的缺陷，通过一定的处理及检测手法可以清晰地分辨出不同的缺陷，从而根据缺陷类型的不同来对症下药，解决产品缺陷问题。
程诚小编结语：以上就是单晶硅材料常见的一些晶体缺陷了，缺陷问题也是行业内生产研究人员质量攻坚战的重中之重，感兴趣的朋友可以进一步自行了解一些哟！
