硅晶体结构

点缺陷
产生点缺陷的影响因素： 热振动和辐射——能量
称间隙原子和空位为热缺陷
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线缺陷
硅单晶拉制过程中，由于设备振动以及结晶表面温差，会产生机 械应力，导致单晶体中原子周期性排列发生混乱，易于造成缺陷。
主要表现形式：位错—刃位错和螺位错
晶体中的位错可认为是由滑移所形成的，滑移后两部分晶体 重新吻合。滑移的晶面中，在滑移部分和未滑移部分交界处形 成位错。滑移量大小可用滑移矢量来描述。
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硅的晶体结构 非晶体是指组成物质的分子（或原子、离子
）不呈空间有规则周期性排列的固体。非晶体 没有一定的规则外形，如玻璃、松香、石蜡等 。其物理性质在各个方向上是相同的，称“各 向同性”；没有固定的熔点。有人把非晶体叫 做“过冷液体”或“流动性很小的液体”。
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硅的晶体结构
晶体在不同方向上物理性质不同的现象——各向异性。 非晶体各个方向物理性质是相同的。
硅的晶体结构和硅单晶体制备
桂林电子科技大学职业技术学院
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硅的百度文库体结构
硅是自然界蕴含最丰富元素之一，约占地壳重量 25%，丰富程度仅次于氧；
硅是电子工业中最重要的半导体材料，以硅土和 硅酸盐等化合物状态存在；
自然界中的固态物质以晶体或非晶体形式存在； 晶体和非晶体在内部结构、物理性质、化学性质上 存在明显差别；任一晶体都是由原子在三维空间按 一定规则周期性排列而成；
当位错线与滑移矢量垂直时，称为刃位错； 当位错线与滑移矢量平行时，则称为螺位错。
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位错示意图
刃位错
螺位错
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滑移与攀移
滑移
攀移
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面缺陷或体缺陷
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晶体缺陷对晶体的影响
晶体缺陷引起晶格局部弹性变形称晶格畸变。
杂质粒子缺陷
空位缺陷
间隙粒子缺陷
点缺陷引起的三种晶格畸变
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硅中杂质
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晶体在固液转变过程中，固液共存状 态下，保持一定温度不变，此温度称 为熔点或凝固点；但非晶体没有固定 的熔点，非晶体通常又称为玻璃态物 质，熔化过程是固态逐步软化形成的。 凝固状态取决于加工条件。
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硅的晶体结构
单晶体——内部所有原子均按统一周期排列的晶体； 多晶体——由许多小晶体颗粒无规则堆积而成的晶体； 集成电路制造所用硅材料（硅晶圆片）就是硅单晶体；
硅晶体结构虽然排列有规则，但内部还存在相当大的 空隙，某些半径较小的原子能比较容易在晶格内运动。
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晶体密排面
晶体中原子在不同方向上的排列是不同的—疏密不同 当某个晶向上原子之间间距最小原子排的最密，该晶 面称为密排方向。原子排列最紧密的面称为密排面。
密排面特点： 1、原子排列最紧密，相邻原子间距小； 2、相邻密排面晶面之间的距离最大；
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硅的晶体结构
晶列、晶面与晶向
晶格中的原子可看成是在一系列方向相同的 平行直线上，该直线称为晶列。通常晶列所指方向 即为晶向。晶格中一些原子构成的平面称为晶面。
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硅晶体结构示意图
Si原子
正四面体结构单元
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硅晶体结构 硅晶体结构由同一种化学元素组成，且面心结构上每个 原子都与周围四个原子相邻，四个原子的取向方位，对 同一套面心立方上的原子是相同的，对不同套面心立方 是不同的。
晶体最容易从密排面之间断开——解理面
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硅晶体中的缺陷和杂质
集成电路制作过程中，选择单晶为基本材料——无位错材料
晶体缺陷种类：
点缺陷
面缺陷
线缺陷
体缺陷
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点缺陷
晶体点缺陷主要包括间隙原子、空位、肖特基缺陷、 弗仑克尔缺陷和外来原子等。
间隙位置的杂质
间隙原子
肖特基缺陷或空位
替代位置.的杂质 弗仑克尔缺陷