用透射电镜分析硅中的缺陷

摘要

在对半导体材料的结构缺陷进行观察时,透射电子显微镜有着其他观察仪器不可比拟的优越性,透射电子显微镜主要使用的像的技术有:质厚衬度像、衍射衬度像、位相衬度像,它们的适用范围各不相同.其中,高分辨电子显微像可以在实空间内直接观测晶体局部的结构,因此而被广泛的使用.该文利用透射电镜作为工具,对硅中不同类型的缺陷结构以及工艺过程中的缺陷的转化进行了观测,并对我们观察到的现象进行了解释和说明.作为补充,该文还对透射电镜图像中常见的等厚等倾条纹做出了解释,并指出了它们对于解释缺陷的结构有辅助作用.通过对硅中的位错及层错、Si-SiO2界面结构,以及硅中的沉积的结构形态的分析,我们发现,缺陷的运动总是朝释放应力和降低自身能量的方向进行的,工艺过程中缺陷形态的变化也符合这样的规则,位错的各种复合体在能量上要处于稳定状态,他们的相互作用和结合有助于降低自身的能量.通过引入一定程度的缺陷,即硅片的吸杂技术,来与晶体内部的缺陷相互作用,使晶体内部缺陷移动到器件的非活性区,达到减少器件活性区的缺陷的目的.

目录

摘要

Abstract

引言

一、透射电镜的原理及成像

透射电镜的原理

电子透镜像的特征

透射电镜的结构

TEM的成像

质厚衬度方法

衍射衬度方法

高分辨率相位衬度电子显微像(HREM)

二、缺陷的结构与成像

缺陷的结构与性质

缺陷的成像

位错成像

层错成像

弱束成像

三、TEM对硅缺陷的结构观察与分析

位错及层错的TEM分析

Si-SiO2界面结构与缺陷

硅中的沉积

工艺过程中缺陷的结构变化

等厚条纹和等倾条纹

结果与讨论

附录

一、透射电镜的制样技术

二、振幅位相图的原理

三、TEM的定标

参考文献

致谢

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