Технология полупроводникового кремния - Фалькевич Э.С.
ISBN 5-229-00740-0
Скачать (прямая ссылка):
Искривленные дислбкации (состоящие из совокупности краевых и винтовых дислокаций) также могут принадлежать к полным дислокациям. Важным является то, что полная дислокация должна иметь такие векторы Бюргерса, при которых они ие могли бы понизить свою энергию (энергия дислокации пропорциональна квадрату вектора Бюргерса) путем расслоения иа две или несколько дислокаций (что может произойти за счет диссоциации при взаимодействии с другими искажениями).
21
Для решетки алмаза параметры полных дислокаций следующие. Устойчивый вектор Бюргерса 1/2 [HO]. Этот вектор равен наикратчайшему , расстоянию между двумя эквивалентными атомами. Наблюдаемое направление скольжения [110]. Наиболее часто наблюдаемые плоскости скольжения (111). Расщепленные и частичные дислокации возникают при взаимодействии края дислокации с несовершенствами упаковки. Это сложное явление связано с тем, что при движении края полуплоскости в направлении вектора Бюргерса при встрече с дефектом упаковки он искривляется. ,Выгодным оказывается движение с захватом атомов дефекта и разделением сектора Бюргерса на два меньших вектора и соответственно меньшей энергией, необходимой для движения дислокации. Дислокация как бы расширяется или раздваивается.
Для анализа этого явления и расчета необходимых параметров используется стандартный тетраэдр (Трмпсона). Как уже отмечалось, кристаллическую решетку кремния можно представить как две смещенные (на одну четвертую пространственной диагонали элементарной ячейки) относительно друг друга гранецентрированные элементарные ячейки (см. рис. 3, в). Если представить проекцию слоев на плоскость (110), то можно увидеть, какие широкие возможности в нарушении порядка заключены в этой компоновке.
Частичные дислокации не могут скользить в обычном смысле. Их движение связано с диффузией дефекта. Все это в значительной степени должно отражаться на электрических свойствах кристалла.
Вершинные дислокации образуются при взаимбдействии нескольких дислокаций. Они в той или иной степени (особенно при плотности ~ IO5 см"2) делят монокристалл на блоки различной величины и формы.
Рассмотрим также классификацию Хорнстра [14] дислокаций в решетке типа алмаза:
Индексы оси....... [HO] [HO] [HO] [211] [211] [211] [211] [100] [100]
Угол между осью и
вектором Бюргерса,
град-мин.......... 0 60 90 30 90 73-13 54-44 90 45
Плоскость скольжения .............. - [111] [100] [111] [111] [311] [HO] [HO] [100]
В качестве вектора Бюргерса принято [14] а/2 [HO]. Дислокации с большими векторами Бюргерса не рассматривались из-за их меньшей устойчивости. Из приведенных данных видно, что в решетке типа алмаза могут присутствовать три простые дислокации (краевая, винтовая и шестидесятиградусная), оси которых имеют направления [HO] и шесть типов сложных дислокаций.
В монокристаллах кремния, как и в других кристаллах, можнб наблюдать различного рода дислокационные стенки, которые называют малОугловыми дислокационными границами (рис. 8, а). Строго говоря, малоугловая граница - это двухмерный дефект (плоскостная неоднородность), который делит кристалл на области с разной ориентацией. Угол наклона (разориентации) может иметь величину от нескольких секунд до единиц градусов и зависит от количества дислокаций на единице длины границы. Малоугловые границы могут возникать не только за счет краевых, но и за счет винтовых дислокаций, а также их сочетания.
После травления малоугловые границы на плоскости (111) кремния имеют ВИД Линий, СОСТОЯЩИХ из цепочек треугольных ямок травления (рис. 8, б)- При этом ямки выстраиваются таким образом, что вершина предыдущей направлена к основанию последующей.
22
О О О O O о о о о о о ooooooooooo
OOOOOOOOOOO
ooooooooooo oOOOOJOOOOO O о о O O OOOOO OOOOO OOOOO OOOOO OOOOO
oooooooooo
OOOOOOOOOO о OOOOJOOO O
OOOOO OOOO
oooo ooooo OOOOOOOOO O O O O OO O O O
000000000 ooo ooo ooo
ooo OJO ooo
оооооооо о о О OO Oo о
а
Рис. 8. Дислокационная малоугловая граница: а — схема; б — участок границы на плоскости (111). х270
Встречающиеся в монокристаллах кремния малоугловые границы можно условно разделить на две группы.
1. Малоугловые грашщы, имеющие в плоскости (111) направление [112]. Визуально на плоскости (111) они выглядят в виде прямых линий. Хотя в объеме монокристалла они занимают криволинейную поверхность, однако заметно их стремление к расположению в плоскости (110). На боковой поверхности эти малоугловые границы располагаются вдоль неявных граней и имеют вид линий с ответвлениями (рис. 9, б).
2. Малоугловые границы произвольного направления имеют либо вид прямых линий с направлениями, отличными от [112], либо криволинейные. Строгая направленность ямок травления для этих границ проявляется менее четко.
Расстояние между дислокациями в малоугловой границе может изменяться в широких пределах. Для случая с направлением [112] на плоскости (111) малоугловая граница наиболее четкая с малым расстоянием между дислокациями возле поверхности монокристалла, к центру же четкость теряется и наконец дислокации располагаются беспорядочно. У малоугловых границ, не выходящих на поверхность монокристалла, оба конца размыты. Часто малоугловая граница состоит не из одной стенки дислокаций, а идущих параллельно, плотно примыкающих двух, трех и более.
