晶体缺陷观察实验 0.doc

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1、晶体缺陷显示实验指导实验名称：晶体缺陷显示实验实验目的:1、了解掌握硅单晶片研磨、热处理、化学抛光和化学腐蚀的操作方法。2、学会在金相显微镜下观测硅单晶屮的位错或点缺陷。实验内容：在硅单晶（选〈111〉晶向）片上通过研磨和热处理、化学抛光和化学腐蚀的方法显示晶体缺陷。用“非择优腐蚀剂”进行表面化学抛光；然后用“择优腐蚀剂”进行化学腐蚀来揭示晶体缺陷。在金相显微镜下观测硅晶体位错或漩涡缺陷（点缺陷）的腐蚀坑，根据显示的腐蚀坑数H来计算缺陷密度。实验原理：1、常用的“非择优腐蚀剂”为：HF（40—42%）：HNO3（65%）=1：2.

2、5。主要用于硅片表面化学抛光，以达到表面清洁处理，去除机械损伤层，获得光亮表面的H的。（其反应原理为:Si+4HNO3+6HF=H2SiF6+4NO2f+4H2O）2、常用的“择优腐蚀剂”为:标准液：HF（40—42%）=3:1慢速液标准液：HF（40—42%）二2:1屮速液标准液：HF（40—42%）=1:1中速液标准液：HF（40—42%）=1:2快速液（其屮标准液为：CrO3：H2O=1：2重量比）。用来揭示缺陷，一般来说腐蚀速度越快，择优性越差。根据现在气温我们选1:1的屮速液。（其反应原理为：Si+CrO3+8HF=H2

3、SiF6+CrF2+3H2O）硅晶体屮位错线或点缺陷附近晶格发生畸变，不稳定。位错或漩涡缺陷在硅片表面露头处周围，腐蚀速度比较快，从而形成缺陷腐蚀坑（如图）。腐蚀坑的数FI可在金相显微镜屮数出，单位面积内腐蚀坑的数FI称为缺陷密度。图5-1Si单晶中的棱位错和螺位错（«）〈111〉梭型位错示意图3）〈1订〉螺型位错示意图三角坑是因为硅（111）而容易显露出来的结果。实验方法和步骤:1、用14u刚玉细砂在玻璃板上研磨硅片30—40分钟。2、在ZKL-1F型石英管扩散炉屮对硅片进行退火处理1小时。3、带上乳胶手套，在通风橱屮用量筒、烧

4、杯配适肖量的“非择优腐蚀剂”，将硅片放入其屮进行抛光，吋间大约3—4分钟，以试剂变成棕黄色并冒烟为准。迅速将硅片放入清水屮洗净。4、带上乳胶手套，在通风橱屮用量筒、烧杯配适当量的“择优腐蚀剂”，将硅片放入其屮进行化学腐蚀，时间大约20-30分钟，以硅片与试剂出现比较剧烈反应现象并冒大量气泡为准。迅速将硅片放入清水屮洗净。5、在金相显微镜下观测硅晶体位错或漩涡缺陷（点缺陷）的腐蚀坑，至少找4个以上区域显示的腐蚀坑数H来分别计算缺陷密度os,并将所选的这几个区域的显微图片画出來。计算方法为：os=N/S（式屮，N为S面积内的腐蚀坑总数

5、，显微镜下视域直径d二100mm,所以S二nd74X2,X为显微镜总放大倍数）。结果分析与讨论：