晶體硅半導(dǎo)體中缺陷主講教師：目錄CONTENTS01.微觀缺陷02.宏觀缺陷03.點(diǎn)陣應(yīng)變和表面機(jī)械損傷04.課堂總結(jié)微觀缺陷PART01一、微觀缺陷（一）點(diǎn)缺陷空位由于熱運(yùn)動或輻照離開其平衡位置跑到晶格的空隙中或晶體的表面，從而在原子點(diǎn)陣上留下了空位。由于晶體生長以后冷卻相當(dāng)快，晶體中在高溫下形成的大量空位來不及擴(kuò)散到晶體表面，就被“凍結(jié)”在體內(nèi)；另一方面，空位還可以與許多雜質(zhì)原子形成絡(luò)合體。填隙原子晶格空隙處的多余原子。晶格中有相當(dāng)大的空隙可容納填隙原子。一、微觀缺陷（一）點(diǎn)缺陷絡(luò)合體這是空位與雜質(zhì)原子相結(jié)合而形成的復(fù)合體。例如，硅中空穴與磷原子相結(jié)合形成空位-磷原子對（稱為E中心），與氧原子相結(jié)合形成空位-氧原子對（稱為A中心）等。外來原子半導(dǎo)體晶體中還可以出現(xiàn)外來原子，例如硅中的氧、碳、重金屬等雜質(zhì)原子。這些外來雜質(zhì)原子可以以填隙方式或替位方式存在，并往往與硅原子結(jié)合成鍵。一、微觀缺陷（二）線缺陷晶體的上下兩部分受到剪切力作用則發(fā)生相對滑移，出現(xiàn)多余的原子半平面。刃形位錯晶體上下發(fā)生相對錯動。螺形位錯一、微觀缺陷（二）線缺陷當(dāng)位錯線方向確定后，利用右手螺旋法則，沿晶格基矢走，構(gòu)成閉合回路，計算三個基矢方向上所走的步數(shù)得到的矢量即為柏格斯矢量。柏格斯矢量一、微觀缺陷（二）線缺陷柏格斯矢量與位錯線垂直的位錯。刃形位錯柏格斯矢量與滑移方向相互平行的位錯。螺形位錯一、微觀缺陷（二）線缺陷滑移條件是該面上原子的面密度大，面間距大，晶面之間原子的相互約束力弱，容易產(chǎn)生相對滑移?；品较蛟谠泳嚯x最小的晶列方向滑移，所需的能量最小，這樣的晶向是最容易滑移的方向。對硅晶體而言，[110]原子間距最小，所以[110]是滑移方向。一、微觀缺陷（二）線缺陷滑移運(yùn)動攀移運(yùn)動一、微觀缺陷（三）位錯腐蝕坑（111）面：三角形坑（100）面：方形坑（110）面：菱形坑一、微觀缺陷（三）位錯腐蝕坑本征層錯由晶體中的空位所

聚集成的空位團(tuán)崩塌而形成，a、b、c堆垛次序中某處缺少了b層原子。一、微觀缺陷（三）位錯腐蝕坑非本征層錯是在高溫條件下由

于存在外來片狀沉淀，

a、b、c堆垛次序中某處多了一層b層原子。一、微觀缺陷（四）雜質(zhì)沉淀半導(dǎo)體晶體在其生長和以后處理過程中會受一些雜質(zhì)沾污，例如氧、碳及金屬雜質(zhì)。金屬雜質(zhì)中，對器件影響最大的是重金屬銅、銀、鐵、鎳和堿金屬（主要是鈉），以上這些雜質(zhì)在高溫下溶解度很大，到室溫時溶解度大大降低。這樣，在一定的溫度條件下就會以雜質(zhì)沉淀的形式脫溶析出。宏觀缺陷PART02二、宏觀缺陷（一）小角度晶界和系屬結(jié)構(gòu)把多晶體晶粒間的界面稱為晶界，單晶中往往存在晶向角度差極小的兩個區(qū)域，通常稱為亞晶粒。亞晶粒的界面稱為亞晶界，又常常稱為小角度晶界。二、宏觀缺陷（二）位錯排與星形結(jié)構(gòu)當(dāng)晶體的滑移面受滑移切應(yīng)力作用時，滑移面上的位錯沿滑移方向運(yùn)動。如果位錯在晶體內(nèi)運(yùn)動過程中遇到障礙，就形成了位錯由密到疏的排列。二、宏觀缺陷（二）位錯排與星形結(jié)構(gòu)當(dāng)晶體中存在大量的位錯排，而它們又分布在不同的{111}面上時，經(jīng)化學(xué)腐蝕后，沿〈110〉晶向排列的滑移線構(gòu)成宏觀有規(guī)則的結(jié)構(gòu)。在（111）面上，宏觀排成六角形圖案的星形結(jié)構(gòu)。二、宏觀缺陷（三）雜質(zhì)析出和夾雜物重?fù)诫s單晶尾部常出現(xiàn)雜質(zhì)析出。這是由于晶體過冷時，在某一溫度下雜質(zhì)過飽和而形成的。用化學(xué)腐蝕法可以顯示出雜質(zhì)的析出。點(diǎn)陣應(yīng)變和表面機(jī)械損傷PART03三、點(diǎn)陣應(yīng)變和表面機(jī)械損傷晶體中的應(yīng)力和應(yīng)變可以由各種原因引起，例如，加工損傷、位錯應(yīng)力場、過量空位、與基體原子半徑不同的雜質(zhì)原子的存在、切磨應(yīng)力引起晶片的形變等。

表面機(jī)械損傷可以引入額外的自由載流子及表面復(fù)合中心，從而影響電阻率和少數(shù)載流子壽命等參數(shù)。表面上的機(jī)械損傷和殘余應(yīng)力會使晶片在以后的熱處理過程中引起各種二次缺陷，影響器件的制作。課堂總結(jié)PART04小結(jié)SUMMARY01晶體硅中的微觀缺陷；02晶體硅中的宏觀缺陷。最后