層錯常常發生在外延生長的矽單晶體上，當矽單晶片經過900~1200℃熱氧化過程後，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，所以層錯對矽單晶片的電性質影響與位錯相似。
基本介紹
- 中文名：層錯
- 外文名：fault
- 學科：材料工程
- 領域：工程技術
- 發生於：外延生長的矽單晶體上
- 溫度：900~1200℃
簡介,產生的原因,對電子器件的影響,成核位置,層錯能,
簡介
矽單晶沿[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。
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，損傷處高懸掛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矽單晶棒在900~1050℃的冷卻速度是影響其產生的關鍵溫度。如果CZ矽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。
層錯能
位錯滑移會引起晶體的剪下變形，它是金屬塑性變形的主要機制。位錯造成晶體內原子的錯排，進而引起它附近晶體點陣結構的彈性畸變，因此位錯也是內應力源。只有當金屬的層錯能很低時，完整位錯的分解才會明顯出現。當滿足一定條件時，完整位錯可以分解成若干部分位錯，但是必須滿足分解之前的能量大於分解後各部分的能量總和，只有這樣的分解從能量角度分析是有利的，因此這個過程才能在熱力學上進行下去。因此可以認為，各部分位錯之間是存在某種排斥作用。當完整位錯在某一晶面上分解後，該晶面上各部分位錯之間的正常點陣結構受到進一步的破壞，促使體系能量升高。這種能量稱為層錯能。
