單晶硅作為目前半導(dǎo)體材料、光伏材料領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種材料，其質(zhì)量一直是廣大生產(chǎn)研究人員研究的重點，今天小編就帶大家來了解一下單晶硅材料常見的一些晶體缺陷。

　　1、位錯

　　位錯是晶體中的一種線缺陷，它是晶體中已滑移與未滑移區(qū)之間的邊界構(gòu)成，或是以伯格斯回路閉合性破壞來表征的缺陷。

　　硅單晶雖然已采用無位錯生長工藝，但單晶體中，特別是晶體尾部仍會有**數(shù)量的位錯存在。此外，硅片在外延生長和硅器件制備工藝中，也會由于各種原因引入位錯。因此位錯是硅材料中最常見的一種缺陷

　　選擇適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)腐蝕劑，對樣品表面進行擇優(yōu)腐蝕，位錯在晶體表面露頭處，可以顯現(xiàn)出與晶向相關(guān)的特定形態(tài)的腐蝕坑。典型的位錯蝕坑形貌照片見下圖：

　　位錯的產(chǎn)生原因：在硅單晶生長的開始階段，籽晶中原有的位錯和籽晶與熔體熔接時引入的位錯，在生長的晶體中會繼續(xù)延伸，在晶體生長過程中，固液界面附近存在不熔固態(tài)顆粒，也易引入位錯，尤其當(dāng)熱場溫度梯度較大，在晶體中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力時，更易產(chǎn)生位錯并使其增殖。

　　2、層錯

　　層錯是一種二維缺陷，由于晶體內(nèi)原子（排列）偏離了正常的堆垛次序所致。系指晶體內(nèi)，原子平面的堆垛次序錯亂形成的一種缺陷。硅單晶的層錯面為{111}面。

　　應(yīng)用化學(xué)腐蝕方法顯示硅單晶中的層錯時，可以觀察到沿<110>方向的腐蝕溝槽，它是層錯面與樣品觀察表面的交線。在{111}面上，層錯線相互平行或成60°、120°分布，{100}面上的層錯線相互平行或垂直，在層錯線兩端為不全位錯蝕坑。典型的層錯照片見下圖：

　　層錯的產(chǎn)生原因：在當(dāng)前單晶制備工藝條件下，硅單晶中的原生層錯很罕見。一般認為，在單晶生長過程中，固態(tài)顆粒進入固液界面，單晶體內(nèi)存在較大熱應(yīng)力，固液界面附近熔體過冷度較大，以及設(shè)備的機械振動等都可能成為產(chǎn)生層錯的原因。體層錯，多因晶體體內(nèi)微缺陷（氧沉積）在長時間高溫?zé)崽幚磉^程中，釋放應(yīng)力而形成的層錯，因熱處理的溫度、時間、氣氛等條件不同，可以有多種多樣的腐蝕形態(tài)。

　　3、微缺陷

　　晶體中缺陷尺寸通常是在微米或亞微米數(shù)量級范圍內(nèi)，而微缺陷的概念是一個統(tǒng)稱，是指尺寸較小的缺陷。微缺陷是無位錯直拉和區(qū)熔硅單晶中常見的一類主要缺陷。常見的微缺陷經(jīng)腐蝕后在顯微鏡下可呈現(xiàn)如下形態(tài)：（見下圖）

　　值得一提的是，掃描電子顯微技術(shù)、X射線形貌技術(shù)、紅外顯微技術(shù)都可以作為研究、觀測微缺陷及其空間分布的手段。

　　4、氧化霧缺陷

　　化學(xué)拋光或化學(xué)機械拋光后的硅片經(jīng)熱氧化處理和化學(xué)腐蝕表面出現(xiàn)的一種高密度微缺陷，由于光線漫反射，在微缺陷密集區(qū)域呈現(xiàn)宏觀霧狀，故稱為霧缺陷或氧化霧缺陷。氧化霧缺陷微觀上為高密度（≈106/cm2）的淺蝕坑或襯度較低的類圓泡狀。宏觀上氧化霧缺陷呈均勻分布或各種漩渦花紋狀圖樣（見下圖）。氧化霧缺陷是一種近表面缺陷，具有較高的熱遷移性和對晶格應(yīng)力的高敏感性，容易被其他缺陷如晶格畸變、位錯、層錯、損傷等缺陷吸收。所以氧化霧缺陷的宏觀分布會受到其他晶體缺陷的制約。

　　氧化霧缺陷的產(chǎn)生與拉晶或硅片制造中熱工藝過程中重金屬雜質(zhì)（銅、鎳、鐵、鈷等）的污染有直接關(guān)系。因此提高熱工藝的潔凈水平，包括環(huán)境、設(shè)備、氣氛、工具和潔凈操作等，盡可能避免和減少樣片被重金屬沾污是消除和抑制氧化霧缺陷產(chǎn)生的主要措施。另外，利用硅片背面損傷、沉積多晶硅層等外吸除或本征吸除技術(shù)也可有效地吸除氧化霧缺陷。

　　5、其他缺陷

　　由于生產(chǎn)過程控制或者原材料引入等原因，單晶硅中還會出現(xiàn)諸如孿晶、嵌晶、孔洞、夾雜物、氫致缺陷、晶體原生凹坑（COP）、流動圖形缺陷（FPD）等不同的缺陷，通過**的處理及檢測手法可以清晰地分辨出不同的缺陷，從而根據(jù)缺陷類型的不同來對癥下藥，解決產(chǎn)品缺陷問題。

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