Дан краткий обзор современного состояния проблемы образования ростовых микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния. Показано, что кинетическая модель роста и коалесценции преципитатов кислорода и углерода, а также кинетические модели их образования — это единая модель процесса преципитации во время охлаждения бездислокационных монокристаллов кремния после выращивания в температурном интервале 1410—30 °С. Модель преципитации совместно с кинетическими моделями образования и роста межузельных дислокационных петель и вакансионных микропор представляют математический аппарат, который позволяет теоретически описывать процессы образования и трансформации ростовых микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния любого диаметра, полученных с помощью методов бестигельной зонной плавки и Чохральского.

1. de Kock, A. J. R. Vacancy clusters in dislocation-free silicon / A. J. R. de Kock // Appl. Phys. Lett. - 1970. - V. 16, N 3. - P. 100—102.

2. Petroff, P. M. Characterization of swirl defects in floating-zone silicon crystals / P. M. Petroff, A. J. R. de Kock // J. Cryst. Growth. - 1975. - V. 30, N 1. - P. 117—124.

3. Föll, H. Formation and nature of swirl defects in silicon / H. Föll, B. O. Kolbesen // J. Appl. Phys. - 1975. - V. 8, N 3. - P. 319—331.

4. de Kock, A. J. R. Swirl defects in as-grown silicon crystals / A. J. R. de Kock // Defects in semiconductors. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., 1981. - P. 309—316.

5. Веселовская, Н. В. Дефекты типа кластеров в монокристаллах кремния / Н. В. Веселовская, Э. Г. Шейхет, К. Н. Неймарк, Э. С. Фалькевич // Рост и легирование полупроводниковых кристаллов и пленок. - Новосибирск : Наука, 1977. - Т. 2. - С. 284—288.

6. Sitnikova, A. A. Electron-microscopic study of microdefects in silicon single crystals grown at high speed / A. A. Sitnikova, L. M. Sorokin, I. E. Talanin, E. G. Sheikhet, E. S. Falkevich // Phys. status solidi (a). - 1984. - V. 81, N 2. - P. 433—439.

7. Шейхет, Э. Г. Образование микродефектов при росте монокристаллов кремния / Э. Г. Шейхет, Э. С. Фалькевич, К. Н. Неймарк, И. Ф. Червоный, В. А. Шершель // ФТТ. - 1984. - Т. 26, № 1. - С. 207—213.

8. Sitnikova, A. A. Vacancy type microdefects in dislocation-free silicon single crystals / A. A. Sitnikova, L. M. Sorokin, I. E. Talanin, E. G. Sheikhet, E. S. Falkevich // Phys. status solidi (a). - 1985. - V. 90, N 1. - P. K31—K35.

9. Ситникова, А. А. Исследование природы микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния / А. А. Ситникова, Л. М. Сорокин, И. Е. Таланин, К. Л. Малышев, Э. Г. Шейхет, Э. С. Фалькевич // ФТТ. - 1986. - Т. 28, № 6. - С. 1829—1833.

10. Ситникова, А. А. Исследование микродефектов D-типа в монокристаллах кремния / А. А. Ситникова, Л. М. Сорокин, Э. Г. Шейхет // ФТТ. - 1987. - Т. 29, № 9. - С. 2623—2628.

11. Таланин, И. Е. Формирование и трансформация микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния / И. Е. Таланин, Д. И. Левинзон, В. И. Таланин // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 2000. - № 4. - С. 21—27.

12. Таланин, В. И. Об идентичности процессов дефектообразования в малогабаритных монокристаллах FZ-Si и CZ-Si / В. И. Таланин, И. Е. Таланин, Д. И. Левинзон // Там же. - 2003. - № 3. - С. 30—34.

13. Talanin, V. I. Mechanism of formation and physical classification of the grown-in microdefects in semiconductor silicon / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Defect and Diffusion Forum. - 2004. - V. 230-232, N 1. - P. 177—198.

14. Talanin, V. I. Physical model of paths of microdefects nucleation in dislocation-free single crystals float-zone silicon / V. I. Talanin, I. E. Talanin, D. I. Levinson // Cryst. Res. and Technol. - 2002. - V. 37, N 9. - P. 983—1011.

15. Abe, T. Swirl defects in float zone silicon / T. Abe, H. Harada, J. Chikawa // Physica BC. - 1983. - V. 116, N 1-3. - P. 139—147.

16. Von Ammon, W. Bulk properties of very large diameter silicon single crystal / W. Von Ammon, E. Dornberger, P. O. Hansson // J. Cryst. Growth. - 1999. - V. 198-199, N 1-4. - P. 390—398.

17. Voronkov, V. V. Vacancy-type microdefect formation in Czochralski silicon / V. V. Voronkov, R. Falster // J. Cryst. Growth. - 1998. - V. 194, N 1. - P. 76—88.

18. Kulkarni, M. S. Quantification of defect dynamics in unsteady-state and steady-state Czochralski growth of monocrystalline silicon / M. S. Kulkarni, V. Voronkov, R. Falster // J. Electrochem. Soc. - 2004. - V. 151, N 5. - P. G663—G669.

19. Roksnoer, P. J. Microdefects in a non-striated distribution in floating-zone silicon crystals / P. J. Roksnoer, M. M. B. van den Boom // J. Crystal Growth. - 1981. - V. 53, N 3. - P. 563—573.

20. Tempelhoff, K. Formation of self-disorder agglomerates in dislocation-free silicon / K. Tempelhoff, N. van Sung // Phys. status solidi (a). - 1982. - V. 70, N 2. - P. 441—449.

21. Tempelhoff, K. Formation of vacancy agglomerates in quenched dislocation-free silicon / K. Tempelhoff, N. van Sung // Ibid. - 1982. - V. 72, N 2. - P. 617—622.

22. Talanin, V. I. Formation of grown-in microdefects in dislocation-free silicon monocrystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin // New research on semiconductors. - N. Y. : Nova Science Publishers, Inc., 2006. - P. 31—67.

23. Talanin, V. I. Physical nature of grown-in microdefects in Czochralski-grown silicon and their transformation during various technological effects / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Phys. status solidi (a). - 2003. - V. 200, N 2. - Р. 297—306.

24. Talanin, V. I. Physics of the formation of microdefects in dislocation-free monocrystals of float-zone silicon / V. I. Talanin, I. E. Talanin, D. I. Levinson // Semicond. Sci. and Technol. - 2002. - V. 17, N 2. - Р. 104—113.

25. de Kock, A. J. R. The effect of doping on microdefect formation in as-grown dislocation-free Czochralski silicon crystals / A. J. R. de Kock, W. T. Stacy, W. M. van de Wijgert // Appl. Phys. Lett. - 1979. - V. 34, N 9. - P. 611—616.

26. de Kock, A. J. R. The effect of doping on the formation of swirl defects in dislocation-free Czochralski-grown silicon / A. J. R. de Kock, W. M. van de Wijgert // J. Cryst. Growth. - 1980. - V. 49, N 4. - P. 718—734.

27. Bourret, A. Early stages of oxygen segregation and precipitation in silicon / A. Bourret, J. Thibault-Desseaux, D. N. Seidman // J. Appl. Phys. - 1984. - V. 55, N 4. - P. 825—836.

28. Rauh, H. Morphology of oxygen precipitates in CZ silicon studied by small angle neutron scattering (SANS) / H. Rauh, D. Sieger, A. Wright // Defect control in semiconductor. - Amsterdam: Elsevier, 1990. - V. 2. - P. 1541-1545.

29. Шейхет, Э. Г. Взаимодействие радиационных дефектов с ростовыми микродефектами в монокристаллах кремния / Э. Г. Шейхет, В. И. Шаховцов, В. Ф. Латышенко // Укр. физ. журн. - 1988. - Т. 33, № 12. - С. 1851—1855.

30. Puzanov, N. I. The effect of thermal history during crystal growth on oxygen precipitation in Czochralski-grown silicon / N. I. Puzanov, A. M. Eidenzon // Semicond. Sci. and Technol. - 1992. - V. 7, N 3. - P. 406—413.

31. Voronkov, V. V. Mechanism of swirl defects formation in silicon / V. V. Voronkov // J. Cryst. Growth. - 1982. - V. 59, N 3. - P. 625—642.

32. Воронков, В. В. Влияние ростовых микродефектов на преципитацию кислорода в бездислокационном кремнии / В. В. Воронков, М. Г. Мильвидский, В. Я. Резник // Кристаллография. - 1990. - Т. 35, № 5. - С. 1205—1211.

33. Prostomolotov, A. I. Two-dimensional model of the intrinsic point defects behaviour during CZ silicon crystals growth / A. I. Prostomolotov, N. A. Verezub // Proc of SPIE. - 2000. - V. 4412. - P. 97—103.

34. Таланин, В. И. Вакансионные микродефекты в бездислокационных монокристаллах кремния / В. И. Таланин, И. Е. Таланин // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 2006. - № 1. - С. 14—19.

35. Таланин, В. И. Моделирование и свойства дефектной структуры бездислокационных монокристаллов кремния / В. И. Таланин - Запорожье : ГУ ЗИГМУ, 2007. - 275 с.

36. Abe, T. Etch pits observed in dislocation-free silicon crystals / T. Abe, T. Samizo, S. Marujama // Jap. J. Appl. Phys. - 1966. - V. 5, N 4. - P. 458—463.

37. Hu, S. M. Defects in silicon substrates / S. M. Hu // J. Vac. Sci. and Techn. - 1977. - V. 14, N 1. - P. 17—31.

38. Föll, H. The formation of swirl defects in silicon by agglomeration of self-interstitials / H. Föll, U. Gosele, B. O. Kolbesen // J. Cryst. Growth. - 1977. - V. 40, N 1. - P. 90—108.

39. Бублик, В. Т. Микродефекты, выявляемые с помощью диффузного рассеяния рентгеновских лучей, в бездислокационных монокристаллах кремния, выращенных по методу Чохральского / В. Т. Бублик, Н. М. Зотов // Кристаллография. - 1997. - Т. 42, № 6. - С. 1103—1113.

40. Данильчук, Л. Н. Экспериментальное определение физической природы ростовых микродефектов в бездислокационном кремнии, выращенном методом Чохральского / Л. Н. Данильчук, А. О. Окунев, В. А. Ткаль, Ю. А. Дроздов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2005. - № 7. - С. 13—22.

41. de Kock, A. J. R. Effect of growth parameters on formation and elimination of vacancy-clusters in dislocation-free silicon crystals / A. J. R. de Kock, P. I. Roksnoer, P. G. T. Boonen // J. Cryst. Growth. - 1974. - V. 22, N 4. - P. 311—320.

42. Таланин, В. И. Микродефектная структура полупроводникового кремния / В. И. Таланин, И. Е. Таланин // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 2002. - № 4. - С. 4—15.

43. de Kock, A. J. R. The introduction of dislocations during the growth of floating-zone silicon crystals as a result of point defects condensation / A. J. R. de Kock, P. I. Roksnoer, P. G. T. Boonen // J. Cryst. Growth. - 1975. - V. 30, N 3. - P. 279—294.

44. Jeske, W. The swirl defects A-type as a source of dislocation generation on the macroscopic scale during growth of float zone silicon single crystals / W. Jeske, B. Jakowlew // Electron Technology. - 1979. - V. 12, N 1. - P. 97—106.

45. Гусева, Н. Б. Дислокационная активность микродефектов в монокристаллах кремния / Н. Б. Гусева, Э. Г. Шейхет, В. В. Шпейзман, И. Л. Шульпина // ФТТ. - 1986. - Т. 28, № 10. - С. 3192—3194.

46. Bernewitz, L. J. TEM observations of dislocation loops correlated with individual swirl defects in as-grown silicon / L. J. Bernewitz, B. O. Kolbesen, K. R. Mayer, G. E. Shuh // Appl. Phys. Lett. - 1974. - V. 25, N 2. - P. 277—279.

47. Неймарк, К. Н. Влияние условий выращивания на характер распределения микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния / К. Н. Неймарк, Э. Г. Шейхет, И. Ю. Литвинова, Э. С. Фалькевич // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. - 1979. - Т. 15, № 2. - С. 184—187.

48. Shimizu, H. Observation of ring-distributed microdefects in Czochralski-grown silicon wafers with a scanning photon microscope and its diagnostic application to device processing / H. Shimizu, C. Munakata, N. Honma, S. Aoki, Y. Kosaka // Jap. J. Appl. Phys. - 1992. - V. 31, N 6. - P. 1817—1822.

49. Harada, K. Defects in the oxidation-induced stacking fault ring region in Czochralski silicon crystal / K. Harada, H. Tanaka, T. Watanabe, H. Furuya // Ibid. - 1998. - V. 37, N 6. - P. 3194—3199.

50. Sadamitsu, S. Dislocations, precipitates and other defects in silicon crystals / S. Sadamitsu, S. Umeno, Y. Koike, M. Hourai, S. Sumita, T. Shigematsu // Ibid. - 1993. - V. 32, N 9. - P. 3675—3679.

51. Umeno, S. Relationship between grown-in defects in Czochralski silicon crystals / S. Umeno, M. Okui, M. Hourai, M. Sano, H. Tsuya // Ibid. - 1997. - V. 36, N 5. - P. L591—L594.

52. Kato, M. Transmission electron microscope observation of “IR scattering defects” in as-grown Czochralski Si crystals / M. Kato, T. Yoshida, Y. Ikeda, Y. Kitagawara // Ibid. - 1996. - V. 35, N 11. - P. 5597—5601.

53. Nishimura, M. The direct observation of grown-in laser scattering tomography defects in Czochralski silicon / M. Nishimura, S. Yoshino, H. Motoura, S. Shimura, T. Mchedlidze, T. Hikone // J. Electrochem. Soc. - 1996. - V. 143, N 10. - P. L243—L246.

54. Itsumi, M. Octahedral void defects in Czochralski silicon / M. Itsumi // J. Cryst. Growth. - 2002. - V. 237-239, N 3. - P. 1773—1778.

55. Nishikawa, H. Formation of grown-in defects during Czochralski silicon crystal growth / H. Nishikawa, T. Tanaka, Y. Yanase, M. Hourai, M. Sano, H. Tsuya // Jap. J. Appl. Phys. - 1997. - V. 36, N 11. - P. 6595—6601.

56. Yanase, Y. Atomic force microscope observation of the change in shape and subsequent disappearance of «crystal-originated particles» after hydrogen-atmospfere thermal annealing / Y. Yanase, H. Nishihata, T. Ochiai, H. Tsuya // Ibid. - 1998. - V. 37, N 1. - P. 1—4.

57. Ueki, T. Shrinkage of grown-in defects in Czochralski silicon during thermal annealing in vacuum / T. Ueki, M. Itsumi, T. Takeda, K. Yoshida, A. Takaoka, S. Nakajima // Ibid. - 1998. - V. 37, N 7. - P. L771—L773.

58. Sinno, T. Modeling microdefect formation in Czochralski silicon / T. Sinno, R. A. Brown // J. Electrochem. Soc. - 1999. - V. 146, N 6. - P. 2300—2312.

59. Puzanov, N. I. Observation of stacking faults rings in silicon crystal / N. I. Puzanov, A. M. Eidenzon // J. Cryst. Growth. - 1994. - V. 137, N 4. - P. 642—645.

60. Мильвидский, М. Г. Особенности дефектообразования в бездислокационных монокристаллах полупроводников / М. Г. Мильвидский // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 1998. - № 3. - С. 4—12.

61. Kulkarni, M. S. Defect dynamics in the presence of oxygen in growing Czochralski silicon crystals / M. S. Kulkarni // J. Cryst. Growth. - 2007. - V. 303, N 2. - Р. 438—448.

62. Kulkarni, M. S. Defect dynamics in the presence of nitrogen in growing Czochralski silicon crystals / M. S. Kulkarni // Ibid. - 2008. - V. 310, N 2. - Р. 324—335.

63. Talanin, V. I. On the recombination of intrinsic point defects in dislocation-free silicon single crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Phys. Solid State. - 2007. - V. 49, N 3. - P. 467—470.

64. Talanin, V. I. Modeling of defect formation processes in dislocation-free silicon single crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Crystallography Reports. - 2010. - V. 55, N 4. - P. 632—637.

65. Dornberger, E. Modeling of transient point defect dynamics in Czochralski silicon crystal / E. Dornberger, W. von Ammon, J. Virbulis, B. Hanna, T. Sinno // J. Cryst. Growth. - 2001. - V. 230, N 1-2. - P. 291—299.

66. Larsen, T. L. Numerical simulations of point defects transport in floating-zone silicon single crystal growth / T. L. Larsen, L. Jensen, A. Ludge, H. Riemann, H. Lemke // Ibid. - 2001. - V. 230, N 1-2. - P. 300—304.

67. Простомолотов, А. И. Моделирование образования ростовых микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния большого диаметра / А. И. Простомолотов, Н. А. Верезуб, В. В. Воронков // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 2005. - № 2. - С. 48—53.

68. Воронков, В. В. Роль кислорода в образовании микродефектов при выращивании бездислокационных монокристаллов кремния / В. В. Воронков, М. Г. Мильвидский // Кристаллография. - 1988. - Т. 33, № 2. - С. 471—477.

69. Voronkov, V. V. Intrinsic point defects and impurities in silicon crystal growth / V. V. Voronkov, R. Falster // J. Electrochem. Soc. - 2002. - V. 149, N 3. - P. G167—G174.

70. Sinno, T. Point defects dynamics and the oxidation-induced stacking-faults in Czochralski-grown silicon crystals / T. Sinno, R. A. Brown, W. von Ammon, E. Dornberger // Ibid. - 1998. - V. 145, N 1. - Р. 302—318.

71. Nakamura, K. Formation process of grown-in defects in Czochralski grown silicon crystals / K. Nakamura, T. Saishoji, T. Kubota, T. Iida, Y. Shimanuki, T. Kotooka, J. Tomioka // J. Cryst. Growth. - 1997. - V. 180, N 1. - Р. 61—72.

72. Kulkarni, M. S. A selective review of the quantification of defects dynamics in growing Czochralski silicon crystals / M. S. Kulkarni // Ind. Eng. Chem. Res. - 2004. - V. 44. - P. 6246—6263.

73. Wang, Z. Simulation of almost defect-free silicon crystal growth / Z. Wang, R. A. Brown // J. Cryst. Growth. - 2001. - V. 231, N 2. - Р. 442—452.

74. Brown, R. A. Engineering analysis of microdefects formation during silicon crystal growth / R. A. Brown, Z. Wang, T. Mori // Ibid. - 2001. - V. 225, N 1. - Р. 97—112.

75. Talanin, V. I. Kinetic of formation of vacancy microvoids and interstitial dislocation loops in dislocation-free silicon single crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Phys. Solid State. - 2010. - V. 52, N 9. - P. 1880—1886.

76. Talanin, V. I. About formation of grown-in microdefects in dislocation-free silicon single crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin, A. A. Voronin // Can. J. Phys. - 2007. - V. 85, N 12. - Р. 1459—1471.

77. Talanin, V. I. Kinetic of high-temperature precipitation in dislocation-free silicon single crystals. / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Phys. Solid State. - 2010. - V. 52, N 10. - P. 2063-2069.

78. Talanin, V. I. Modeling of the defect structure in dislocation-free silicon single crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin, A. A. Voronin // Crystallography Rep. - 2008. - V. 53, N 7. - Р. 1124—1132.

79. Vanhellemont, J. Diffusion limited oxygen precipitation in silicon: precipitate growth kinetics and phase formation / J. Vanhellemont // J. Appl. Phys. - 1995. - V. 78, N 6. - P. 4297—4299.

80. Слезов, В. В. К теории неизотермической коалесценции при распаде пересыщенных твердых растворов / В. В. Слезов, С. А. Кукушкин // ФТТ. - 1987. - T. 29, № 6. - С. 1812—1818.

81. Talanin, V. I. Kinetic model of growth and coalescence of oxygen and carbon precipitates during cooling of as-grown silicon crystals / V. I. Talanin, I. E. Talanin // Phys. Solid State. - 2011. - V. 53, N 1. - P. 119—126.

82. Таланин, В. И. Программный комплекс для анализа и расчета образования ростовых микродефектов в бездислокационных монокристаллах кремния / В. И. Таланин, И. Е. Таланин, Н. Ф. Устименко // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. - 2010. - № 4. - С. 62—67.