產生位錯的原因是什麼?

產生位錯的原因是什麼？

產生位錯的原因很多，除了在單晶形成時會產生位錯外，在半導體器件生產過程中也會產生位錯。我們把器件生產過程中產生的位錯稱為二次位錯。這種二次位錯，按其產生的原因大致可分為以下三類：

（1）內應力引起的失配位錯。這種位錯往往是由於在半導體中摻入大量的失配雜質所引起的。所謂失配雜質，是指那些原子半徑與晶體原子半徑大小不一樣的雜質。此外，在外延層中，由於襯底和外延層的摻雜種類和濃度不同，形成襯底和外延層之間的失配，這種失配會引起外延層的彎曲，當彎曲達到一定程度時，就會出現失配位錯。另外，晶體內金屬雜質原子沉積也會出現位錯。

（2）外應力引起的位錯。這類位錯主要是在晶片的加工（如切片、磨片、拋光）和器件製造過程中引起的表面損傷，經高溫處理後產生的。另外，在氧化、擴散時的高溫熱處理過程中也會產生位錯。

（3）應力突變引起的位錯。這是由於在擴散區邊緣處應力發生突變所引起的。除了上述三種類型外，還有其他原因會產生位錯。不過總的看來，對器件性能影響最大的還是那些在製造過程中誘發出來的二次位錯。這是因為二次位錯在數量上遠遠超過單晶中的原生位錯。況且目前生產無位錯單晶（位錯密度小於500/釐米的單晶稱為無位錯單晶）已不是困難的事情所以在生產器件的過程中應儘量減少二次位錯的產生。針對產生位錯的原因，我們可以採取以下幾項措施來減少二次位錯：

儘量避免晶片的一切機械損傷。儘可能降低氧化和擴散的溫度，以減小高溫處理時的溫度不均勻性。儘量克服由於摻雜原子大小不匹配而產生的應力。例如用砷和磷以一定比例同時摻雜來代替單純的磷摻雜。

位錯對半導體器件有什麼影響？

上面我們已經介紹了什麼是位錯和產生位錯的主要原因。現在再來看看位錯對半導體器件到底有什麼影響。位錯作為一種晶體缺陷，直接影響半導體器件的電學性能。它的影響主要表現在以下三個方面：

（1）位錯能起複合中心的作用。它能降低半導體材料的少數載流子壽命。

（2）有些重金屬雜質，如鐵鎳、銅等會聚集到位錯線附近。如果這種現象發生在PN結處，則將提供額外的漏洩電流，使PN結特性變壞。

（3）雜質原子沿位錯線的擴散速度比在完整的晶體中要快。因此，在擴散過程中，很容易造成擴散深度不一致，結面不平整。在電晶體製造中，甚至導致在發射極——集電極之間形成管道擊穿或穿通。

因此，位錯的存在將嚴重影響到生產器件時的工藝控制，從而影響器件的性能和成品率。所以，如何控制工藝誘發的位錯是一個不容忽視的、極為重要的問題。