半导体缺陷解析及中英文术语一览.pdf
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1、一、半导体缺陷 1.位错:位错又可称为差排(英语:dislocation) ,在材料科学中,指晶体材料的一种内部微 观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷) 。从几何角度 看,位错属于一种线缺陷, 可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线, 其存在对材料的物理性能, 尤其是力学性 能,具有极大的影响。 产生原因:晶体生长过程中,籽晶中的位错、固-液界面附近落入不溶性固态颗粒,界面附 近温度梯度或温度波动以及机械振动都会在晶体中产生位错。 在晶体生长后, 快速降温也容 易增殖位错。 (111)呈三角形; (100)呈方形; (110)呈菱形。 2.杂质条纹: 晶体纵剖面经化学腐蚀后可见明、
2、 暗相间的层状分布条纹, 又称为电阻率条纹。 杂质条纹有分布规律,在垂直生长轴方向的横断面上,一般成环状分布;在平行生长轴方向 的纵剖面上,呈层状分布。反映了固-液界面结晶前沿的形状。 产生原因:晶体生长时,由于重力产生的自然对流和搅拌产生的强制对流,引起固-液界近 附近的温度发生微小的周期性变化,导致晶体微观生长速率的变化,或引起 杂质边界厚度 起伏,一截小平面效应和热场不对称等,均使晶体结晶时杂质有效分凝系数产生波动,引起 杂质中杂质浓度分布发生相应的变化,从而在晶体中形成杂 质条纹。 解决方案::调整热场,使之具有良好的轴对称性,并使晶体的旋转轴尽量与热场中心轴同 轴,抑制或减弱熔热对流
3、,可以使晶体中杂质趋于均匀分布。采用磁场拉晶工艺或无重力条 件下拉晶可以消除杂质条纹。 3.凹坑:晶体经过化学腐蚀后,由于晶体的局部区域具有较快的腐蚀速度,使晶体横断面上 出现的坑。腐蚀温度越高,腐蚀时间越长,则凹坑就越深,甚至贯穿。 4.空洞:单晶切断面上无规则、大小不等的小孔。产生原因:在气氛下拉制单晶,由于气体 在熔体中溶解度大,当晶体生长时,气体溶解度则减小呈过饱和状态。如果晶体生长过快, 则气体无法及时从熔体中排出,则会在晶体中形成空洞。 5.孪晶:使晶体断面上呈现金属光泽不同的两部分,分界线通常为直线。造成原因:晶体生 长过程中固-液界面处存在固态小颗粒、机械振动、拉晶速度过快、温
4、度的突变以及熔体中 局部过冷都会造成核中心而产生孪晶。 6.嵌晶:在锗单晶内部存在与基体取向不同的小晶体。 7.化学抛光:液配比:HF(40%):HNO3(65%-68%)=1:3(体积比)抛光的时间依不同为 2-5min。 抛光的温度不宜过高,样品不能暴露空气中,防止氧化。 8.多晶:晶体中出现多个取向不同的单晶体。在单晶的横断面上经研磨或化学腐蚀后呈现多 个金属光泽不同的区域。 二、机械加工缺陷 1.机械应力缺陷:在机械加工时,所切片子表面会引入机械应力缺陷,严重时,即使研磨后 表面上已看不到损伤痕迹,但经化学腐蚀后又会呈现这种缺陷,也可能会引起位错。 切割刀痕:切割加工时的刀具痕迹。产生
5、原因:刀具不平整,加工时有较大摆动,金刚石颗 粒不均匀以及进刀速度过快。 2.根部崩裂:片子边缘沿着刀痕有呈现圆弧状的断裂。产生原因:刀片安装不当,进刀速度 过快,使晶片未被切割到底就崩裂。 3.斜片:晶片两个表面不平行,经过研磨后某一区域未能磨到,称为斜片。产生原因:刀片 安装太松, 进刀速度太快, 切割阻力超过刀片本身的张力时, 引起刀片侧向移动, 造成斜片。 4.凹片与凸片:产生原因; 刀片安装过松,进刀速度过快,抛光时,晶片受温度影响变形。 5.划痕:晶片在研磨或抛光过程中,出现明显的划伤痕迹。产生原因; 磨粉或抛光粉中混入 较大硬质颗粒或晶片碎片,机械抛光沥青盘局部太硬。 6.裂纹:
6、晶片或晶体内存在微小的缝隙。产生原因:热应力或机械应力。 7.崩边:晶片边缘呈现单面局部破损。产生原因:在划片、腐蚀、清洗、分选及包装等工艺 过程中,由于边缘受冲击力造成边缘崩边。 8.缺口与缺角:晶片边缘呈现贯穿两面的局部破损。 。产生原因:在划片、腐蚀、清洗、分 选及包装等工艺过程中,由于边缘受冲击力造成边缘崩边。 9.形状不规则:出现近似椭圆形、菱形、圆锥形的片或块。产生原因:刀具应用不当。 10.毛边:晶片边缘多处破裂,轮廓不清。产生原因:在切割、研磨是操作不当。 11.表面沾污:指纹、水渍、有机物、灰尘以及腐蚀氧化。产生原因:晶片清洗不当,晶片 烘干后,表面留下水渍;操作不当,手指接
7、触晶片表面;晶片长期存放在潮湿环境是表面氧 化而发乌;有机物或灰尘落于晶片表面;晶片腐蚀过程中被氧化。 12.粘片:表面受潮粘在一起。 13.平整度:flatness 晶片表面与基准平面之间的最高点和最低点的差值,是一种表面性质。 加工为近似平面时, 无牛顿光环或呈近似直线的干涉条纹; 加工成球面时。 呈环形光圈条纹, 光圈越少,越近似平面。加工面既不是平面又不是球面时,干涉条纹不规则。产生原因:操 作不当,设备异常,环境温、湿度不适宜。 14.弯曲度:晶片中心面凹凸形变的一种度量,它与晶片存在的任何厚度变化没有关系,是 晶片的一种体性质而不是表面特性。 15.翘曲度:晶片中心面与基准平面之间
8、最大和最小距离的差值,是晶片的一种体性质而不 是表面特性。 三、半导体材料术语 半 导体 semiconductior 元素半导体 elemental semiconductor 化合物半导体 compound semiconductor 导电类型 conductivity type n-型半导体 n-type semiconductor p-型半导体 p-type semiconductor 空穴 hole 受主 accepter 施主 donor dun 载流子 caeeier 载流子 浓度 carrier concentration 多数载流子 majority carrier 少数载流
9、子 minority carrier 杂志浓 度 impurity concentration 深能级杂质 deep-level impurity 复合中心 recombination center 补 偿 compensation 耗尽层 depletion layer 红外吸收光谱 infrared absorption spectrum 红外吸 收系数 infrared absorption coefficient 电阻率(体) resistivity(bulk) 电导率 conductivity 电 阻率允许偏差 allowable resistivity tolerance 径向电阻
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