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氧化诱生层错

王朝百科·作者佚名  2010-09-03  
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氧化诱生层错OSF(Oxidation-Induced Stacking Faults)存在于表面和体内。表面的OSF一般以机械损伤、金属沾污、微缺陷(如氧沉淀)在表面的显露处等作为成核中心;体内的Bulk-OSF则一般成核于氧沉淀。

通常Bulk-OSF呈环状分布,就是所谓的OSF环,其成核于环状分布的氧沉淀,这与晶体生长参数密切相关。

在晶体生长时会形成本征点缺陷,在冷却后硅中本征点缺陷是过饱和的。在晶体冷却过程中,部分空位(V)和自间隙硅原子(I)相复合,过剩的自间隙可形成位错环;过剩的空位聚集形成空位团,或者与氧相互作用形成V-O复合体,并长大成为氧沉淀。

晶体生长时,籽晶和坩埚都在转动,因此可以认为热场是轴对称的。大量研究表明硅片中存在环状OSF对应于[v]=[I]。[V]表示空位浓度,[I]表示自间隙硅原子浓度,内部[V]>[I ],外部则相反。当浓度V较高时形成void,较低时则与氧结合形成V-O复合体,在后续的热处理中长大成氧沉淀;大致在[V]=[I]处,氧产生异常沉淀,在后续的热氧化中会形成OSF。此环的半径r由晶体生长速度v与固液界面处的轴向温度梯度G的比值a=v/G决定,a增加则r增加,由于晶体表面的轴向温度梯度较中心大,由上面的分析可知存在某个临界ac 使得在其内部为V富集区域,外部为I富集区域。

晶体生长结束尾部可迅速降至400摄氏度一下,而头部则是缓慢的冷却,相当于经历了一定程度的热处理,V聚集形成void吗,间隙氧与V作用形成氧沉淀。实际生产中r-OSF一般不可能消失于晶体中心,而是倾向于向体表移动,直到移到体外,在接近ac 处,当空位和间隙氧浓度处于特定值时,会相互作用生成异常氧沉淀。当OSF成核与此氧沉淀时便形成OSF环。当然并不是所有的氧沉淀都会引起OSF:氧沉淀太大或者应力太大则成环,应力太小则不足以引起OSF环。

 
 
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