腐蚀时间过短和过长后果

西安理工大学半导体物理思考题第一上传是因为这个我帮女友完成的第一个项目,第二我知道学弟学妹们需要实验一1.腐蚀时间过长或过短反射光圈会出现什么情况?时间过长,光圈变大变亮。2.解理法得到的特征光图中反射光斑对应什么晶面,(111),(110),(100)晶面的三个特征光图之间的相互方位如何?解理法将待测晶锭的一端先磨成锥形,在盛有80#金刚沙的研钵中研磨,使锥形对面上解理出微小的解理面。这些解理面都是按特定的晶向解理出来,因而包含着结晶学构造中的各种方向特征。在图1.3所示的单晶硅一类的金刚石结构中,其一级理解面为{111},这使因为此晶面族之间原子间距最大,键合最小,最容易在外力作用下发生解理。从图1.3可以看出,[110]是一跟二次轴,其周围有两个对称的理解面(111)和(111),如果[110]晶轴与激光束平行,则从(111)、(!!1)解理面上反射得到的特征光图呈二次轴对称。而[100]是一根四次轴,其周围有四个解理面,(111)、(111)、(111),因而特征光图具有四次轴对称性。由于研磨不能保证全部得到由理想的解理面组成的由规则小坑,而往往是杂乱无章的,因此反射出来的特征光图就显的比较暗淡,降低了定向精度。在硅单晶定向中主要采用腐蚀法。两种不同的预处理工艺所产生的特征光图的区别是:(1)由于小坑内暴露出来的晶面不同,反射光束的方位和角度也不用(2)解理法产生的光图,其光斑呈点庄,这是因为其反射面为镜状解理面,这是由于腐蚀坑的侧面和底面的相交处的边缘呈圆钝状。实验二1.位错和层错是怎样形成的?他们对器件有何影响?层错:硅单晶沿[111]方向生长,原子排列次序一定是AA’’…,但是由于某种原因,原子排列不按正常次序生长AA’BC’AA’’…,这样原子层产生了错排。产生的原因:固液交界面掉有固体颗粒或热应力较大,过冷度较大等都可能造成层错面缺陷的产生,当衬底表面有机械损伤、杂质、局部氧化物、高位错密度等都有可能引起层错的产生。层错常常发生在外延生长的硅单晶体上,当硅单晶片经过900~1200℃热氧化过程后,经常可发现表面出现层错。这些由氧化过程引起的层错,称之为OISF。因为每个层错都结合着部分位错,所以层错对硅单晶片的电性质影响与位错相似。对电子器件的影响1)增加漏电流2)降低栅氧化层质量3)造成击穿在材料科学中,指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。从几何角度看,位错属于一种线缺陷,可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线,其存在对材料的物理性能,尤其是力学性能,具有极大的影响。半导体晶体中的线缺陷主要是位错。晶体生长过程中由于热应力(或其他外力)作用,使晶体中某一部分(沿滑移面)发生滑移,已滑移区与未滑移区的分界线叫位错线,简称为位错。位错的一般特性:(1)位错虽被视为线缺陷,但并非几何学意义上的线,而是有一定宽度的管道。(2)位错管道内及其附近形成一个应力场。位错管道内原子的平均能量比其他区域大得多,故位错不是平衡缺陷。(3)位错在晶体中可形成一封闭环形,或终止于晶体表面,或终止于晶粒间界上,但不能终止于晶体内部。2.在单晶样品的腐蚀显示中往往发现有位错的区域就不存在微缺陷而在微缺陷存在的区域里就没有位错,如何解释这种现象?(1)没有位错的硅单晶片表面经择优化学腐蚀后,在横断面可能可以看出旋涡状的浅

层错和位错的本质区别一个是线缺陷，一个是面缺陷。层错常常发生在外延生长的硅单晶体上，当硅单晶片经过900~1200℃热氧化过程后，经常可发现表面出现层错。这些由氧化过程引起的层错，称之为OISF。因为每个层错都结合着部分位错，所以层错对硅单晶片的电性质影响与位错相似。位错又可称为差排，在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。

层错[1]：硅单晶沿[111]方向生长，原子排列次序一定是 AA’BB’CC’…,但是由于某种原因，原子排列不按正常次序生长AA’BC’AA’BB’CC’…,这样原子层产生了错排。

产生的原因：固液交界面掉有固体颗粒或热应力较大，过冷度较大等都可能造成层错面缺陷的产生，当衬底表面有机械损伤、杂质、局部氧化物、高位错密度等都有可能引起层错的产生。

层错常常发生再外延生长硅单晶体上，当硅单晶片经过900~1200度热氧化过程后，经常可发现表面出现层错。

这些由氧化过程引起的层错，称之为OSF。

因为每个层错都结合着部分位错，所以层错对硅单晶片的电性质影响与位错相似。

对电子器件的影响：

1）增加漏电流

2）降低栅氧化层质量

3）造成击穿成核

位置：

1）外在因素。当受到机械上的损伤时，损伤处高悬挂键吸附杂质及再经过热氧化的过程之后，即易引起层错的层错的发生。

2）内在因素。再每个OISF的中心常可以发现板状的氧沉淀，因此板状氧沉淀被认为是其成核中心。

成长：与热周期的氧化温度、时间、气氛环境、结晶方向、杂质浓度等因素有关。其生长速度随着氧化速率及温度的增加而增加。

缩小：再非氧化气氛下进行高温热处理，将导致OISF的缩小。

晶棒热历史：CZ硅单晶棒在900~1050度的冷却速度是影响其产生的关键温度。如果CZ硅单晶棒再这个温度内冷却速度较慢的话，会形成较多O2V，将成为OISF的成核位置。因此我们可以增加晶棒再这段温度的冷却速度，就可以避免OISF环的产生。

拉速： OISF环的直径通常随着晶体生长时的拉素增加而增加。

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