Krystallorientering og defekter i silisiumskiver

Hva definerer krystallorienteringen til silisium?

Den grunnleggende krystallenhetscellen tilmonokrystallinsk silisiumer sinkblandingsstrukturen, der hvert silisiumatom binder seg kjemisk med fire tilstøtende silisiumatomer. Denne strukturen finnes også i monokrystallinske karbondiamanter. 

Figur 2:Enhetscelle avMonokrystallinsk silisiumStruktur

Krystallorientering er definert av Miller-indekser, som representerer retningsplan i skjæringspunktet mellom x-, y- og z-aksene. Figur 2 illustrerer <100> og <111> krystallorienteringsplanene til kubiske strukturer. Spesielt er <100>-planet et kvadratisk plan som vist i figur 2(a), mens <111>-planet er trekantet, som vist i figur 2(b).

Figur 2: (a) <100> Krystallorienteringsplan, (b) <111> Krystallorienteringsplan

Hvorfor er <100>-retningen foretrukket for MOS-enheter?

Orienteringen <100> brukes ofte ved fremstilling av MOS-enheter.

Figur 3: Gitterstruktur av Orienteringsplanet <100>

<111>-retningen er foretrukket for produksjon av BJT-enheter på grunn av dens høyere atomplantetthet, noe som gjør den egnet for enheter med høy effekt. Når en <100> wafer går i stykker, dannes fragmenter vanligvis i 90° vinkler. I kontrast, <111>oblatfragmenter vises i 60° trekantede former.

Figur 4: Gitterstruktur av <111>-orienteringsplanet

Hvordan bestemmes krystallretningen?

Visuell identifikasjon: Differensiering gjennom morfologi, som etsegroper og små krystallfasetter.

Røntgendiffraksjon:Monokrystallinsk silisiumkan våtetses, og defekter på overflaten vil danne etsegroper på grunn av en høyere etsehastighet på disse punktene. For <100>oblater, resulterer selektiv etsing med KOH-løsning i etsegroper som ligner en firesidig omvendt pyramide, ettersom etsehastigheten på <100>-planet er raskere enn på <111>-planet. For <111>oblater, etsegroper har form av et tetraeder eller en tresidig omvendt pyramide.

Figur 5: Ets groper på <100> og <111> wafere

Hva er de vanlige feilene i silisiumkrystaller?

Under veksten og påfølgende prosesser avsilisiumkrystaller og wafere, kan det oppstå mange krystalldefekter. Den enkleste punktdefekten er en ledig stilling, også kjent som en Schottky-defekt, der et atom mangler i gitteret. Ledige stillinger påvirker dopingprosessen siden diffusjonshastigheten av dopstoffer innmonokrystallinsk silisiumer en funksjon av antall ledige stillinger. En interstitiell defekt dannes når et ekstra atom inntar en posisjon mellom normale gittersteder. En Frenkel-defekt oppstår når en interstitiell defekt og en ledig stilling er tilstøtende.

Dislokasjoner, geometriske defekter i gitteret, kan skyldes krystalltrekkeprosessen. I løpet avoblatproduksjon, forskyvninger er relatert til overdreven mekanisk påkjenning, som ujevn oppvarming eller avkjøling, dopingmiddeldiffusjon inn i gitteret, filmavsetning eller eksterne krefter fra pinsett. Figur 6 viser eksempler på to dislokasjonsdefekter.

Figur 6: Dislokasjonsdiagram av silisiumkrystall

Tettheten av defekter og dislokasjoner på waferoverflaten må være minimal, da transistorer og andre mikroelektroniske komponenter er fremstilt på denne overflaten. Overflatedefekter i silisium kan spre elektroner, øke motstanden og påvirke komponentytelsen. Defekter påoblatoverflate redusere utbyttet av integrerte kretsbrikker. Hver defekt har noen dinglende silisiumbindinger, som fanger urenhetsatomer og hindrer deres bevegelse. Tilsiktede defekter på waferens bakside er opprettet for å fange opp forurensninger ioblat, og forhindrer at disse mobile urenhetene påvirker normal drift av mikroelektroniske komponenter.**

Vi i Semicorex produserer og leverer imonokrystallinske silisiumskiver og andre typer oblaterbrukt i halvlederproduksjon, hvis du har spørsmål eller trenger ytterligere detaljer, ikke nøl med å ta kontakt med oss.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com