Kristallorientering och defekter i kiselwafers

Vad definierar kristallorienteringen av kisel?

Den grundläggande kristallenhetscellen avmonokristallint kiselär zinkblandningsstrukturen, där varje kiselatom binder kemiskt till fyra angränsande kiselatomer. Denna struktur finns också i monokristallina koldiamanter. 

Figur 2:Enhet Cell avMonokristallint kiselStrukturera

Kristallorientering definieras av Miller-index, som representerar riktningsplan vid skärningspunkten mellan x-, y- och z-axlarna. Figur 2 illustrerar <100> och <111> kristallorienteringsplanen för kubiska strukturer. Noterbart är att <100>-planet är ett kvadratiskt plan som visas i figur 2(a), medan <111>-planet är triangulärt, såsom visas i figur 2(b).

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

Varför är orienteringen <100> att föredra för MOS-enheter?

Orienteringen <100> används vanligtvis vid tillverkning av MOS-enheter.

Figur 3: Gitterstruktur för orienteringsplanet <100>

Orienteringen <111> är gynnsam för tillverkning av BJT-enheter på grund av dess högre atomplanstäthet, vilket gör den lämplig för enheter med hög effekt. När en <100>-skiva går sönder bildas fragment vanligtvis i 90° vinklar. Däremot <111>rånfragment uppträder i 60° triangulära former.

Figur 4: Gitterstruktur för orienteringsplanet <111>

Hur bestäms kristallriktningen?

Visuell identifiering: Differentiering genom morfologi, såsom etsgropar och små kristallfasetter.

Röntgendiffraktion:Monokristallint kiselkan våtetsas, och defekter på dess yta kommer att bilda etsgropar på grund av en högre etsningshastighet vid dessa punkter. För <100>oblatselektiv etsning med KOH-lösning resulterar i etsgropar som liknar en fyrsidig inverterad pyramid, eftersom etsningshastigheten på <100>-planet är snabbare än på <111>-planet. För <111>oblat, etsgropar har formen av en tetraeder eller en tresidig inverterad pyramid.

Figur 5: Etsa gropar på <100> och <111> oblat

Vilka är de vanligaste defekterna i kiselkristaller?

Under tillväxten och efterföljande processer avkiselkristaller och oblat, kan många kristalldefekter uppstå. Den enklaste punktdefekten är en vakans, även känd som en Schottky-defekt, där en atom saknas i gittret. Vakanser påverkar dopningsprocessen eftersom diffusionshastigheten av dopämnen inmonokristallint kiselär en funktion av antalet lediga platser. En interstitiell defekt bildas när en extra atom upptar en position mellan normala gitterställen. En Frenkel-defekt uppstår när en interstitiell defekt och en ledig plats ligger intill.

Dislokationer, geometriska defekter i gittret, kan vara resultatet av kristalldragningsprocessen. Underråntillverkning, dislokationer hänför sig till överdriven mekanisk påfrestning, såsom ojämn uppvärmning eller kylning, dopmedelsdiffusion in i gittret, filmavsättning eller externa krafter från pincett. Figur 6 visar exempel på två dislokationsdefekter.

Figur 6: Dislokationsdiagram för kiselkristall

Tätheten av defekter och dislokationer på skivans yta måste vara minimal, eftersom transistorer och andra mikroelektroniska komponenter tillverkas på denna yta. Ytdefekter i kisel kan sprida elektroner, öka motståndet och påverka komponenternas prestanda. Defekter pårånyta minska utbytet av integrerade kretschips. Varje defekt har några dinglande kiselbindningar, som fångar föroreningsatomer och förhindrar deras rörelse. Avsiktliga defekter på skivans baksida skapas för att fånga upp föroreningar inutirån, vilket förhindrar att dessa mobila föroreningar påverkar den normala driften av mikroelektroniska komponenter.**

Vi på Semicorex tillverkar och levererar imonokristallina kiselskivor och andra typer av oblattillämpas i halvledartillverkning, om du har några frågor eller behöver ytterligare information, tveka inte att kontakta oss.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com