摘要：晶體硅中的雜質(zhì)或缺陷會(huì)顯著地影響各種硅基器件的性能。用常規(guī)化學(xué)腐蝕法顯示出單晶硅中的缺陷，觀察典型的位錯(cuò)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)缺陷分布的一般規(guī)律：中間尺寸大，密度小，邊緣尺寸小，密度大，驗(yàn)證缺陷對(duì)雜質(zhì)的吸收。

關(guān)鍵字：?jiǎn)尉Ч?缺陷;化學(xué)腐蝕法;消除與控制

0引言

硅是全球第一產(chǎn)業(yè)--電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)以及新能源產(chǎn)業(yè)--太陽(yáng)能光伏電池產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)材料［1］。隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)將發(fā)展到新的高潮。為適應(yīng)深亞微米、亞四分之一微米甚至納米級(jí)集成電路的要求，硅單晶材料在增大直徑的同時(shí)，對(duì)其結(jié)構(gòu)、電學(xué)、化學(xué)特征的研究也將日益深入;缺陷控制、雜質(zhì)行為、雜質(zhì)與缺陷的相互作用以及提高晶片的表面質(zhì)量仍將是工藝技術(shù)研究的主攻方向。另外，在光伏工業(yè)中廣泛采用太陽(yáng)能電池用單晶硅和鑄造多品硅，在這些材料中存在著高密度的位錯(cuò)，金屬雜質(zhì)或晶界等缺陷，而這些缺陷和雜質(zhì)的交互作用使得太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率顯著下降，因此觀察這些硅材料中缺陷和雜質(zhì)的交互作用對(duì)于采用合適的吸雜工藝提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率有著十分重要的作用［2］。

由于缺陷影響硅單晶的質(zhì)量，對(duì)器件也有不良影響，我們不得不研究其性質(zhì)、行為。但是，在研究過(guò)程中遇到越來(lái)越多的問(wèn)題：對(duì)于已發(fā)現(xiàn)的主要缺陷，其機(jī)制研究一直沒(méi)有重大突破;消除和控制方法也還處于探索之中;檢測(cè)方法、檢測(cè)手段也有待進(jìn)一步的提高［3］。

1實(shí)驗(yàn)

晶體缺陷的實(shí)驗(yàn)觀察方法有許多種，如透射電子顯微鏡、X光貌相技術(shù)、紅外顯微鏡及金相腐蝕顯示等方法［4］。由于金相腐蝕顯示技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作易掌握，又較直觀，是觀察研究晶體缺陷的最常用的方法之一。在本次實(shí)驗(yàn)中，我們就采用金相腐蝕顯示法，通過(guò)使用不同的腐蝕液和腐蝕方法顯示單晶硅中各種不同的缺陷蝕坑，然后用金相顯微鏡來(lái)觀察、區(qū)分和研究各種蝕坑的形態(tài)，定量計(jì)數(shù)比較缺陷密度大小，并用金相顯微攝影儀拍攝各種缺陷的典型照片。

1.1化學(xué)腐蝕機(jī)理

樣品在進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)之前，必須經(jīng)過(guò)腐蝕拋光以顯露其缺陷。腐蝕劑的種類繁多，但組分卻不外乎氧化劑，絡(luò)合劑和稀釋劑。常用濃HNO3、CrO3溶液或K2Cr20溶液作氧化劑，氫氟酸（HF）作絡(luò)合劑，去離子水或冰醋酸充當(dāng)稀釋劑。如果氧化成分多，則拋光作用強(qiáng);如果絡(luò)合和稀釋成分多，則有利于作選擇性腐蝕。

通常用的非擇優(yōu)腐蝕劑的配方為：自腐蝕劑，適用于化學(xué)拋光，配方為：HF（40-42%）：HNO3（65%）=1：2.5

通常用的擇優(yōu)腐蝕劑主要有以下二種：

（1）Sirtl腐蝕液，先用CrO3與去離子水配成標(biāo)準(zhǔn)液，標(biāo)準(zhǔn)液=50gCrO3+100gH2O，然后配成標(biāo)準(zhǔn)液：HF（40-42%）=1：1

（2）Dash腐蝕液，配方為：HF（40·42%）：HNO3（65%）：CH3COOH（99%以上）=1：2.5：10