Орієнтація кристалів і дефекти кремнієвих пластин

Що визначає кристалічну орієнтацію кремнію?

Основна елементарна комірка кристаламонокристалічний кремнійце структура цинкової суміші, в якій кожен атом кремнію хімічно зв’язується з чотирма сусідніми атомами кремнію. Ця структура також зустрічається в монокристалічних вуглецевих алмазах. 

малюнок 2:Елементарна коміркаМонокристалічний кремнійСтруктура

Орієнтація кристала визначається індексами Міллера, що представляють спрямовані площини на перетині осей x, y і z. Рисунок 2 ілюструє площини орієнтації кристалів <100> і <111> кубічних структур. Примітно, що площина <100> є квадратною, як показано на малюнку 2(a), тоді як площина <111> є трикутною, як показано на малюнку 2(b).

Рисунок 2: (a) <100> Площина орієнтації кристала, (b) <111> Площина орієнтації кристала

Чому орієнтація <100> краща для MOS-пристроїв?

Орієнтація <100> зазвичай використовується при виготовленні MOS-пристроїв.

Рисунок 3: Гратчаста структура площини орієнтації <100>

Орієнтація <111> є кращою для виробництва пристроїв BJT завдяки вищій щільності атомної площини, що робить її придатною для пристроїв високої потужності. Коли пластина <100> розбивається, фрагменти зазвичай утворюються під кутом 90°. Навпаки, <111>вафельнийфрагменти мають трикутну форму під кутом 60°.

Рисунок 4: Гратчаста структура площини орієнтації <111>

Як визначається напрямок кристала?

Візуальна ідентифікація: диференціація за морфологією, такою як ямки травлення та малі кристалічні грані.

Рентгенівська дифракція:Монокристалічний кремнійможе бути вологим травленням, і дефекти на його поверхні утворять ямки травлення через більш високу швидкість травлення в цих точках. За <100>вафліселективне травлення розчином KOH призводить до витравлення, що нагадує чотиригранну перевернуту піраміду, оскільки швидкість травлення на площині <100> є вищою, ніж на площині <111>. Для <111>вафліямки травлення набувають форму тетраедра або тригранної перевернутої піраміди.

Малюнок 5: Витравлені ямки на пластинах <100> і <111>

Які загальні дефекти кристалів кремнію?

Під час росту і подальших процесів окремнієві кристали і пластини, можуть виникнути численні дефекти кристалів. Найпростішим точковим дефектом є вакансія, також відома як дефект Шотткі, де атом відсутній у решітці. Вакансії впливають на процес легування, оскільки швидкість дифузії легуючих домішок умонокристалічний кремнійє функцією кількості вакансій. Інтерстиціальний дефект утворюється, коли додатковий атом займає положення між нормальними вузлами решітки. Дефект Френкеля виникає, коли інтерстиціальний дефект і вакансія знаходяться поруч.

Дислокації, геометричні дефекти в решітці, можуть бути результатом процесу витягування кристала. ПротягомвафельнийПри виробництві дислокації пов’язані з надмірною механічною напругою, наприклад нерівномірним нагріванням або охолодженням, дифузією допантів у решітку, осадженням плівки або зовнішніми силами від пінцета. 6 наведено приклади двох дислокаційних дефектів.

Малюнок 6: Діаграма дислокації кристала кремнію

Щільність дефектів і дислокацій на поверхні пластини повинна бути мінімальною, оскільки на цій поверхні виготовляються транзистори та інші компоненти мікроелектроніки. Поверхневі дефекти кремнію можуть розсіювати електрони, збільшуючи опір і впливаючи на продуктивність компонентів. Дефекти навафельнийповерхні зменшують продуктивність чіпів інтегральних схем. Кожен дефект має кілька звисаючих кремнієвих зв’язків, які захоплюють атоми домішок і перешкоджають їхньому руху. Навмисні дефекти на зворотному боці пластини створюються для захоплення забруднюючих речовин всерединівафельний, запобігаючи впливу цих рухомих домішок на нормальну роботу мікроелектронних компонентів.**

Ми в Semicorex виробляємо та постачаємо впластини монокристалічного кремнію і інші види вафельзастосовуваних у виробництві напівпровідників, якщо у вас є запитання або вам потрібні додаткові відомості, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами.

Контактний телефон: +86-13567891907

Електронна адреса: sales@semicorex.com