Three-dimensional distribution of impurities (boron, phosphorus, oxygen, and copper) at Σ3{111} grain boundaries was determined in a Czochralski-grown silicon single crystal by laser-assisted atom probe tomography (APT) combined with transmission electron microscopy, with a detection limit as low as the order of 0.001 at. %. The location of a boundary was determined by APT even when the boundary was not contaminated. Unlike the boundaries in multicrystalline silicon grown by the casting method, the impurities did not segregate at the boundaries even when the impurity concentrations were high. The gettering ability of the boundaries was discussed.

1.
T.
Buonassisi
,
A. A.
Istratov
,
M. A.
Marcus
,
B.
Lai
,
Z.
Cai
,
S. M.
Heald
, and
E. R.
Weber
,
Nature Mater.
4
,
676
(
2005
).
2.
T. L.
Chan
,
D.
West
, and
S. B.
Zhang
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
035503
(
2011
).
3.
C. H.
Seager
,
Annu. Rev. Mater. Sci.
15
,
271
(
1985
).
4.
T.
Buonassisi
,
A. A.
Istratov
,
M. D.
Pickett
,
M. A.
Marcus
,
T. F.
Ciszec
, and
E. R.
Weber
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
042102
(
2006
).
5.
J.
Chen
and
T.
Sekiguchi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
46
,
6489
(
2007
).
6.
X.
Yu
,
X.
Li
,
R.
Fan
,
D.
Yang
,
M.
Kittler
,
M.
Reiche
,
M.
Seibt
, and
G.
Rozgonyi
,
J. Appl. Phys.
108
,
053719
(
2010
).
7.
T.
Sameshima
,
N.
Miyazaki
,
Y.
Tsuchida
,
H.
Hashiguchi
,
T.
Tachibana
,
T.
Kojima
,
Y.
Ohshita
,
K.
Arafune
, and
A.
Ogura
,
Appl. Phys. Express
5
,
042301
(
2012
).
8.
A.
Suvitha
,
N. S.
Venkataramanan
,
R.
Sahara
,
H.
Mizuseki
, and
Y.
Kawazoe
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
49
,
04DP02
(
2010
).
9.
N.
Lehto
,
Phys. Rev. B
55
,
15601
(
1997
).
10.
M.
Kohyama
and
R.
Yamamoto
,
Phys. Rev.
50
,
8502
(
1994
).
11.
N.
Matsuki
,
R.
Ishihara
,
A.
Baiano
, and
K.
Beenakker
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
062102
(
2008
).
12.
W.
Seifert
,
G.
Morgenstern
, and
M.
Kittler
,
Semicond. Sci. Technol.
8
,
1687
(
1993
).
13.
S.
Tsurekawa
,
K.
Kido
,
S.
Hamada
,
T.
Watanabe
, and
T.
Sekiguchi
,
Z. Metallkd.
96
,
197
(
2005
).
14.
J.
Chen
,
D.
Yang
,
Z.
Xi
, and
T.
Sekiguchi
,
J. Appl. Phys.
97
,
033701
(
2005
).
15.
T.
Buonassisi
,
A. A.
Istaratov
,
M. D.
Pickett
,
M.
Heuer
,
J. P.
Kalejs
,
G.
Hahn
,
M. A.
Marcus
,
B.
Lai
,
Z.
Cai
,
S. M.
Heald
,
T. F.
Ciszek
,
R. F.
Clark
,
D. W.
Cunningham
,
A. M.
Gabor
,
R.
Jonezyk
,
S.
Narayanan
,
E.
Sauar
, and
E. R.
Weber
,
Prog. Photovoltaics
14
,
513
(
2006
).
16.
K.
Arafune
,
E.
Ohishi
,
H.
Sai
,
Y.
Terada
,
Y.
Ohshita
, and
M.
Yamaguchi
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
45
,
6153
(
2006
).
17.
A.
Maiti
,
M. F.
Chisholm
,
S. J.
Pennycook
, and
S. T.
Pantelides
,
Phys. Rev. Lett.
77
,
1306
(
1996
).
18.
J. F.
Just
,
A.
Antonelli
,
T. M.
Schmidt
, and
A.
FAzzio
,
Physica B
273–274
,
473
(
1999
).
19.
J.
Chen
,
T.
Sekiguchi
,
R.
Xie
,
P.
Ahmet
,
T.
Chikyo
,
D.
Yang
,
S.
Ito
, and
F.
Yin
,
Scr. Mater.
52
,
1211
(
2005
).
20.
M.
Fukuzawa
,
M.
Yamada
,
M. R.
Islam
,
J.
Chen
, and
T.
Sekiguchi
,
J. Electron. Mater.
39
,
700
(
2010
).
21.
K.
Kutsukake
,
T.
Abe
,
N.
Usami
,
K.
Fujiwara
,
I.
Yonenaga
,
K.
Morishita
, and
K.
Nakajima
,
J. Appl. Phys.
110
,
083530
(
2011
).
22.
K.
Thompson
,
J. H.
Booske
,
D. J.
Larson
, and
T. F.
Kekky
,
Appl. Phys. Lett.
87
,
052108
(
2005
).
23.
K.
Inoue
,
F.
Yano
,
A.
Nishida
,
T.
Tsunomura
,
T.
Toyama
,
Y.
Nagai
, and
M.
Hasegawa
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
133507
(
2008
).
24.
S.
Duguay
,
A.
Colin
,
D.
Mathiot
,
P.
Morin
, and
D.
Blavette
,
J. Appl. Phys.
108
,
034911
(
2010
).
25.
S.
Jin
,
K. S.
Jones
,
M. E.
Law
, and
R.
Camillo-Castillo
,
J. Appl. Phys.
111
,
044508
(
2012
).
26.
Y.
Ohno
,
K.
Inoue
,
Y.
Tokumoto
,
K.
Kutsukake
,
I.
Yonenaga
,
H.
Yoshida
,
S.
Takeda
,
K.
Togase
, and
S. R.
Nishitani
, “
Anomalous precipitation behavior of copper in silicon heavily doped with p-type dopant
” (unpublished).
27.
Y.
Ohno
,
J. Electron Microsc.
59
,
S141
(
2010
).
28.
B.
Gault
,
D.
Haley
,
F.
de Geuser
,
M. P.
Moody
,
E. A.
Marquis
,
D. J.
Larson
, and
B. P.
Geiser
,
Ultramicroscopy
111
,
448
(
2011
).
29.
B.
Chen
,
J.
Chen
,
T.
Sekiguchi
,
M.
Saito
, and
K.
Kimoto
,
J. Appl. Phys.
105
,
113502
(
2009
).
30.
K. L.
Torres
,
B.
Geiser
,
M. P.
Moody
,
S. P.
Ringer
, and
G. B.
Thompson
,
Ultramicroscopy
111
,
512
(
2011
).
31.

The concentration profile of O was difficult to analyze quantitatively due to low O concentration.

32.
A.
Antonelli
,
J. F.
Just
, and
A.
Fazzio
,
Phys. Rev. B
60
,
4711
(
1999
).
33.
Y.
Ohno
,
T.
Taishi
,
Y.
Tokumoto
, and
I.
Yonenaga
,
J. Appl. Phys.
108
,
073514
(
2010
).
You do not currently have access to this content.