如何进行硅单晶内蚀坑的缺陷检测？

1.缺陷显示

（1）（111）面缺陷显示。将试样待测面向上放入耐氢氟酸容器内，用足够量的Sirtl腐蚀液浸没进行腐蚀，使液面高出试样约1cm。腐蚀时间10～15min。

（2）（100）（110）面缺陷显示。将试样待测面向上放入耐氢氟酸容器内，用足够量的Schimmel（国际上常用的腐蚀液名称）腐蚀液浸没进行腐蚀，使液面高出试样约2.5cm。电阻率不小于0.2Ω·cm的试样，用Schimmel腐蚀液A腐蚀；电阻率小于0.2Ω·cm的试样，用Schimmel腐蚀液B腐蚀。腐蚀时间均为10～15min。

（3）重掺（111）面（重掺B、重掺As、重掺Sb）缺陷显示。将试样待测面向上放入耐氢氟酸容器内，用足够量的Sirtl（国际上常用的腐蚀液名称）腐蚀液浸没进行腐蚀，使液面高出试样约1cm。腐蚀时间1h。对于重掺B，在腐蚀过程中，当腐蚀15min时，将样品取出冲洗干净，在白炽灯下观察是否有杂质条纹，再将样品放回腐蚀液中继续腐蚀至1h。

（4）重掺（100）面显示

1）重掺B（100）面缺陷显示。腐蚀液配比：三氧化铬标准溶液（3、（9））∶HF=3∶1（体积比）。腐蚀时间1h。在腐蚀过程中，当腐蚀到10min时，将样品取出冲洗干净，在白炽灯下观察是否有杂质条纹，再将样品放回腐蚀液中继续腐蚀。

2）重掺As（100）面缺陷显示。腐蚀液配比：三氧化铬标准溶液（3、（10））∶HF=1∶2（体积比）。腐蚀时间1h。

3）腐蚀后试样用水充分清洗干净。

2.缺陷观察

（1）在无光泽黑色背景的平行光下，用肉眼观察试样上缺陷的宏观分布。

（2）在金相显微镜下，观察试样上缺陷的微观分布。

（3）缺陷测点选取：测点选取采用9点法或“米”字型法，具体方案由供需双方协商。

1）9点法。在两条与主参考面不相交的相互垂直的直径上取9点，选点位置见图9-3，即边缘取4点（见表9-4），R/2处取4点，中心处1点，以9点平均值取数。

图9-3 选点位置

a）（100）硅片 b）（111）硅片

表9-4边缘选点位置（单位：mm）

2）“米”字型法。在9点法的基础上，将两条相互垂直的直径顺时针旋转45°，增加两条直径，在边缘和R/2处分别增加8个测量点，选点位置见图9-4。此种测量方法边缘取8点（见表9-4），R/2处取8点，中心处1点，以17点平均值取数。

图9-4 选点位置

a）（100）硅片 b）（111）硅片

（4）视场面积选取。当缺陷密度不大于1×10⁴个/cm²时，取1mm²；当缺陷密度大于1×10⁴个/cm²时，取0.2mm²。

3.缺陷特征

（1）典型位错蚀坑及浅蚀坑见图9-5。

1）（111）面上的位错蚀坑呈三角形，其侧面也近似成三角形，并以三角形的顶对着坑底。当位错线与显示面成小于90°角时，将呈变了形的三角形，见图9-5。

2）（100）面上的位错蚀坑呈方形，当位错线与显示面不垂直或增加腐蚀时间时，将呈椭圆形、圆形，见图9-5。

（2）硅片内的滑移，由多个不一定相互接触的呈直线排列的位错蚀坑图形构成，见图9-6。该蚀坑排列的直线在（110）方向。

图9-5 典型位错蚀坑及浅蚀坑

1）（111）面上的滑移线由多个底边在同一条直线上的三角形蚀坑构成，在晶体断面上呈三角形或六边图形。

2）（100）面上的滑移呈直线型外貌，在晶体断面上呈离开晶片边缘的直线或正方形。

（3）多晶在宏观上呈镶嵌块图形，见图9-7。(www.xing528.com)

图9-6 滑移

（4）小角度晶界由位错蚀坑顶点对着底边排列而成，且蚀坑线密度大于25个/mm，见图9-8。

（5）孪晶界由两个取向不同的单晶体所共有的界面构成。见图9-9。

（6）条纹在宏观上为一系列同心环状或螺旋状的腐蚀图形，见图9-10。在100倍或更高放大倍数下，是连续的表面凹凸状条纹。

图9-7 多晶嵌镶

图9-8 小角度晶界

图9-9 孪晶界

图9-10 条纹

（7）旋涡在宏观上为螺旋状、同心圆、波浪或弧状等图形，见图9-11。在100倍或更高放大倍数下，是由不连续的碟形（浅）蚀坑组成，见图9-5。

图9-11 旋涡

（8）层错是晶体中原子错排面与显示表面的交界线，腐蚀后表现为直线沟槽，其两端为位错坑，见图9-12。

（9）杂质析出宏观上为弧穗状图形。在100倍或更高放大倍数下，是连续的表面凹凸状条纹，见图9-13。

（10）管道是（111）晶向生长的单晶。经腐蚀后，（111）横截面上呈圆形或圆弧状的腐蚀线条，见图9-14。

（11）其他有关腐蚀缺陷特征见YS/T209中相应图片。

图9-12 层错

图9-13 杂质析出

图9-14 管道

4.测试结果计算 缺陷密度计算公式如下：

N=n/A

式中 N———缺陷密度（个/cm²）；

n———视场内缺陷蚀坑数（个）；

A———视场面积（cm²）。

5.精密度　从九个指定的计算位置求平均密度时，精密度为平均位错蚀坑密度的±35%（R2S）。精密度主要受硅单晶内蚀坑分布规则程度影响，因而影响位错蚀坑的测量结果。