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層錯:硅單晶沿[111]方向生長,原子排列次序一定是 AA』BB』CC』…,但是由於某種原因,原子排列不按正常次序生長AA』BC』AA』BB』CC』…,這樣原子層產生了錯排。
產生的原因:固液交界面掉有固體顆粒或熱應力較大,過冷度較大等都可能造成層錯面缺陷的產生,當襯底表面有機械損傷、雜質、局部氧化物、高位錯密度等都有可能引起層錯的產生。
層錯常常發生在外延生長的硅單晶體上,當硅單晶片經過900~1200℃熱氧化過程后,經常可發現表面出現層錯。這些由氧化過程引起的層錯,稱之為OISF。
因為每個層錯都結合著部分位錯,所以層錯對硅單晶片的電性質影響與位錯相似。
對電子器件的影響
1)增加漏電流
2)降低柵氧化層質量
3)造成擊穿
成核位置:
1)外在因素。當受到機械上的損傷時,損傷處高懸挂鍵吸附雜質及再經過熱氧化的過程之後,即易引起層錯的層錯的發生。
2)內在因素。在每個OISF的中心常可以發現板狀的氧沉澱,因此板狀氧沉澱被認為是其成核中心。
成長:與熱周期的氧化溫度、時間、氣氛環境、結晶方向、雜質濃度等因素有關。其生長速度隨著氧化速率及溫度的增加而增加。
縮小:在非氧化氣氛下進行高溫熱處理,將導致OISF的縮小。
晶棒熱歷史:CZ硅單晶棒在900~1050℃的冷卻速度是影響其產生的關鍵溫度。如果CZ硅單晶棒在這個溫度內冷卻速度較慢的話,會形成較多O2V,將成為OISF的成核位置。因此我們可以增加晶棒在這段溫度的冷卻速度,就可以避免OISF環的產生。
拉速: OISF環的直徑通常隨著晶體生長時的拉素增加而增加。
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