單晶硅作為目前半導體材料、光伏材料領域應用最廣泛的一種材料，其質量一直是廣大生產研究人員研究的重點，今天程誠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之間的邊界構成，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一定數量的位錯存在。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

　　選擇適當的化學腐蝕劑，對樣品表面進行擇優腐蝕，位錯在晶體表面露頭處，可以顯現出與晶向相關的特定形態的腐蝕坑。典型的位錯蝕坑形貌照片見下圖：
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　　位錯的產生原因：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延伸，在晶體生長過程中，固液界面附近存在不熔固態顆粒，也易引入位錯，尤其當熱場溫度梯度較大，在晶體中產生較大的熱應力時，更易產生位錯并使其增殖。

　　2、層錯

　　層錯是一種二維缺陷，由于晶體內原子（排列）偏離了正常的堆垛次序所致。系指晶體內，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。

　　應用化學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：
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　　層錯的產生原因：在當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，固態顆粒進入固液界面，單晶體內存在較大熱應力，固液界面附近熔體過冷度較大，以及設備的機械振動等都可能成為產生層錯的原因。體層錯，多因晶體體內微缺陷（氧沉積）在長時間高溫熱處理過程中，釋放應力而形成的層錯，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。

　　3、微缺陷

　　晶體中缺陷尺寸通常是在微米或亞微米數量級范圍內，而微缺陷的概念是一個統稱，是指尺寸較小的缺陷。微缺陷是無位錯直拉和區熔硅單晶中常見的一類主要缺陷。常見的微缺陷經腐蝕后在顯微鏡下可呈現如下形態：（見下圖）
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　　值得一提的是，掃描電子顯微技術、X射線形貌技術、紅外顯微技術都可以作為研究、觀測微缺陷及其空間分布的手段。

　　4、氧化霧缺陷

　　化學拋光或化學機械拋光后的硅片經熱氧化處理和化學腐蝕表面出現的一種高密度微缺陷，由于光線漫反射，在微缺陷密集區域呈現宏觀霧狀，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。
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　　氧化霧缺陷的產生與拉晶或硅片制造中熱工藝過程中重金屬雜質（銅、鎳、鐵、鈷等）的污染有直接關系。因此提高熱工藝的潔凈水平，包括環境、設備、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也可有效地吸除氧化霧缺陷。

　　5、其他缺陷

　　由于生產過程控制或者原材料引入等原因，單晶硅中還會出現諸如孿晶、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，通過一定的處理及檢測手法可以清晰地分辨出不同的缺陷，從而根據缺陷類型的不同來對癥下藥，解決產品缺陷問題。

　　程誠小編結語：以上就是單晶硅材料常見的一些晶體缺陷了，缺陷問題也是行業內生產研究人員質量攻堅戰的重中之重，感興趣的朋友可以進一步自行了解一些喲！

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