硅中晶体的缺陷

为了很好的实现先进的ic功能，半导体要求有近乎完美的晶体结构。晶体缺陷{crystal defect}j就是在重复排列的晶包结构中出现的如何中断。另一个用来描述晶体缺陷的词是微缺陷{mictodefect}.在硅的生长或加工过程中不产生一个缺陷是不可能的。然而，现代工艺已经可以生产缺陷密度非常低，甚至没有缺陷的硅。
缺陷密度是晶体生长和硅片制备过程中常用到的词，他是在工艺过程中，由于各种原因在每平方厘米硅片上产生的缺陷数目。减少缺陷密度是提高硅片成品率的重要方面。成品率是指在一硅片的所有芯片中好芯片所占的百分比。
研究电子发烧友体缺陷是非常重要的，因为它对半导体的电学特性有破坏作用。这些问题包括二氧化硅介质穿和漏电流等。随着器件尺寸的缩小以及有源栅区面积的增加，更多晶体管集成在一块芯片上，缺陷出现在芯片的敏感区域的可能性就增加，这样的缺陷会对先进的ic器件的成品率有负面影响。
晶体缺陷会产生于晶体生长和后面硅锭和硅片的各项工艺中。一些缺陷是因为表面损伤而造成的，例如由于机械操作造成的裂痕和表面缺陷。在硅中主要存在三种缺陷方式：
1点缺陷：
2位错：
3层错：
哈尔滨特博科技有限公司（专业供应纳米粉末加工各种尺寸规格硅片邮箱1391291099@qq.com）对以下三点进行详细讲解
点缺陷：点缺陷存在于晶格的特定位置，最基本的一种缺陷就是空位。这种缺陷当一个原子从其格点位置移动到晶体表面时出现。另一种点缺陷是间隙原子，他存在于晶体结构是空隙中，当一个原子离开其格点位置并产生一个空位时，就会产生间隙原子-空位或叫frenkel缺陷。
随着器件技术变得越来越复杂，半导体硅中的点缺陷也越来越重要。在晶体生长中的影响点缺陷产生的因素是生长速率（晶体以多快的速率控制）和晶体熔体界面间的温度梯度（熔体和固体晶体之间的温度差）。如果晶体冷却速率得到控制，就会有较少的缺陷产生。半导体制造中的热处理也能导致点缺陷产生。
另一种点缺陷是由于化学元素杂质引入到格点产生的，在制备过程中杂质的引入可能是有目的的，也可能是无意的。它们能占用原有原子的位置，成为替位杂质，或者在间隙中成为间隙杂质。
被无意引入硅中的杂质最主要是氧和炭，在vlsi和ulsi器件制造过程中控制这些杂质很重要。硅和氧的存在会产生像错层这样的缺陷，电子发烧友格上氧的施主电子的存在也会影响pn结的电学参数。在硅的缺陷形成中碳能起到晶核形成点的作用。
位错：在单晶中，晶包形成重复性结构。如果晶胞错位，这种情况就叫做位错。打个比方，就像整齐排列的一堆砖有一层沿一个方向发生了错位。一种位错是层基缺陷，这是由于层的排列问题所造成的。位错可以在晶体生长和硅片制备过程中的任意阶段产生。然而，发生在晶体生长之后的错位通常由作用在硅片上的机械力所造成，例如不均匀的受冷或受热以及超过硅片的承受范围的应力。
一些情况下，位错由器件制作过程中硅片表面的热氧化所引入的，这被称为氧化导致层积位错（oisf）。oisf缺陷在晶格中出现在，浅的碟状的低压位置。这种缺陷能够使电子发烧友体结构中层基缺陷和错位的发生减少到最少。
对大直径硅片来说，晶体生长中的位错已经通过利用硅锭生长过程中的颈状收缩方法来减少24.这种方法包括在刚开始的拉时候对籽晶的横截面采用颈状收缩，使位错长到表面上，然后以足够快的速度生长季厘米，使高位密度消除边缘位错。
层错：层错与晶体结构有关，经常发生在晶体生长过程中。滑移就是一种错层，他沿着一个或更多的平面发生滑移另一种层错是孪生平面，就是在一个平面上，晶体沿着两个不同的方向生长，这种孪生平面是因为在生长过程中的热影响或机械振动面产生的。在在每一边生长的晶体都可能很完美。无论是滑移还是孪生平面都是半导体制造中不能接受的。
哈尔滨特博科技有限公司摘自国外电子与通信教材系列半导体制造技术
美国michael quirk julian serda原著
翻译：韩正生  
电子工业出版社
价格：55元
2004年1月第一次印刷

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