В статье представлена схема механизма образования и трансформации ростовых микродефектов в кристаллах, выращенных методами бестигельной зонной плавки и Чохральского, как функция от скорости роста кристалла. Установлено и подтверждено экспериментально, что концентрации вакансий и собственных межузельных атомов у фронта кристаллизации вблизи точки плавления сравнимы, рекомбинация собственных точечных дефектов при высоких температурах отсутствует. Распад пересыщенного твёрдого раствора точечных дефектов при охлаждении кремния ниже температуры кристаллизации протекает по двум независимым механизмам: вакансионному и межузельному. Движущей силой дефектообразования являются исходные примесные центры: кислородно-вакансионные и углеродно-межузельные агломераты. При определённых условиях роста агрегация точечных дефектов по вакансионно-межузельному и межузельному направлениям приводит к появлению вторичных дефектов вокруг первичных кислородно-вакасионных и углеродно-межузельных агрегатов, каковые дефекты именуются соответственно вакансионными микропорами и межузельными дислокационными петлями. На основании экспериментальных результатов предложена физическая классификация ростовых микродефектов. Она исходит из факта гетерогенного образования и трансформации ростовых микродефектов.
Talanin V.I., Talanin I.E. Physical nature of grown-in microdefects in Czochralski-grown silicon and their transformation during various technological effects // Physica Status Solidi (a). – 2003. – Vol. 200, № 2. – Р. 297-306.
С помощью селективного травления и просвечивающей электронной микроскопии тщательно исследовались бездислокационные кристаллы кремния диаметрами 50 и 80 мм, выращенные методом Чохральского. Кристаллы был выращены с различными скоростями роста и подвергались затем различным обработкам (термическим обработкам, ионной имплантации). Определена физическая природа (положительный/отрицательный знак искажения кристаллической решётки) ростовых микродефектов внутри и снаружи OSF-кольца. Обнаружено, что фоновые примеси кислорода и углерода оказывают определяющее воздействие на механизм образования ростовых микродефектов. Показано, что кристаллы могут расти в межузельном и межузельно-вакансионном режимах. Уточнена схема трансформации ростовых микродефектов.
Talanin V.I., Talanin I.E., Levinson D.I. Physical model of paths of microdefects nucleation in dislocation-free single crystals float-zone silicon // Crystal Research & Technology. – 2002. – Vol. 37, № 9. – Р. 983-1010.
С помощью селективного травления и просвечивающей электронной микроскопии проведены комплексные исследования бездислокационных монокристаллов бестигельного кремния диаметром 30 мм. Кристаллы были получены с различными скоростями роста и подвергались различным технологическим обработкам. Установлено, что процесс образования микродефектов в кремнии происходит одновременно по двум независимым механизмам: вакансионному и межузельному. Предложена физическая модель образования микродефектов в бездислокационных монокристаллах бестигельного кремния.
Talanin V.I., Talanin I.E., Levinson D.I. Physics of the formation of microdefects in dislocation-free monocrystals of float-zone silicon // Semiconductor Science & Technology. – 2002. – Vol. 17, № 2. – Р. 104-113.
В работе посредством просвечивающей электронной микроскопии, оптической микроскопии и рентгеновской топографии исследовались нелегированные бездислокационные монокристаллы бестигельного кремния. Кристаллы были получены с различными скоростями роста (от 1.0 до 9.0 мм/мин) и подвергались различным термообработкам. Экспериментально определены температуры образования микродефектов различных типов, а также установлен механизм трансформации межузельных микродефектов. На основании литературных данных и новых результатов, полученных авторами, установлено, что образование микродефектов в кремнии происходит по двум независимым механизмам: вакансионному и межузельному. В результате обоих механизмов образуются D-микродефекты в виде межузельных агломератов. Предположено, что критический параметр V/G = Ccrit описывает условия появления/исчезновения вакансионных микродефектов. На основании этих результатов предложена физическая модель образования микродефектов в бестигельном кремнии и обсуждены другие известные модели.