Кристална ориентация и дефекти в силициевите пластини

Какво определя кристалната ориентация на силиция?

Основната кристална единична клетка намонокристален силицийе структурата на цинковата смес, в която всеки силициев атом се свързва химически с четири съседни силициеви атома. Тази структура се среща и в монокристалните въглеродни диаманти. 

Фигура 2:Единична клетка наМонокристален силицийСтруктура

Ориентацията на кристала се определя от индексите на Милър, представляващи насочени равнини в пресечната точка на осите x, y и z. Фигура 2 илюстрира <100> и <111> равнините на кристална ориентация на кубични структури. Трябва да се отбележи, че равнината <100> е квадратна равнина, както е показано на фигура 2(a), докато равнината <111> е триъгълна, както е изобразено на фигура 2(b).

Фигура 2: (a) <100> Равнина на кристална ориентация, (b) <111> Равнина на кристална ориентация

Защо ориентацията <100> е предпочитана за MOS устройства?

Ориентацията <100> обикновено се използва при производството на MOS устройства.

Фигура 3: Решетъчна структура на равнината на ориентация <100>

Ориентацията <111> е предпочитана за производство на BJT устройства поради по-високата плътност на атомната равнина, което я прави подходяща за устройства с висока мощност. Когато вафла <100> се счупи, фрагментите обикновено се образуват под ъгъл от 90°. За разлика от тях, <111>вафлафрагментите се появяват в 60° триъгълни форми.

Фигура 4: Решетъчна структура на равнината на ориентация <111>

Как се определя посоката на кристала?

Визуална идентификация: Разграничаване чрез морфология, като гравирани ями и малки кристални фасети.

Рентгенова дифракция:Монокристален силицийможе да се ецва мокро, а дефектите по повърхността му ще образуват вдлъбнатини за ецване поради по-високата скорост на ецване в тези точки. За <100>вафли, селективното ецване с разтвор на KOH води до вдлъбнатини за ецване, наподобяващи четиристранна обърната пирамида, тъй като скоростта на ецване в равнината <100> е по-бърза, отколкото в равнината <111>. За <111>вафли, гравиращите ями приемат формата на тетраедър или тристранна обърната пирамида.

Фигура 5: Гравирани ями на <100> и <111> вафли

Какви са често срещаните дефекти в силициевите кристали?

По време на растежа и последващите процеси насилициеви кристали и пластини, могат да възникнат множество кристални дефекти. Най-простият точков дефект е ваканция, известна също като дефект на Шотки, където атом липсва от решетката. Свободните места влияят на процеса на допинг, тъй като скоростта на дифузия на добавките вмонокристален силицийе функция на броя на свободните работни места. Интерстициален дефект се образува, когато допълнителен атом заема позиция между нормалните места на решетката. Дефект на Frenkel възниква, когато интерстициален дефект и празно място са съседни.

Дислокации, геометрични дефекти в решетката, могат да възникнат в резултат на процеса на издърпване на кристала. По време навафлапроизводство, дислокациите са свързани с прекомерно механично напрежение, като неравномерно нагряване или охлаждане, дифузия на добавка в решетката, отлагане на филм или външни сили от пинсети. Фигура 6 показва примери за два дислокационни дефекта.

Фигура 6: Диаграма на дислокация на силициев кристал

Плътността на дефектите и дислокациите върху повърхността на пластината трябва да бъде минимална, тъй като транзисторите и другите микроелектронни компоненти се произвеждат върху тази повърхност. Повърхностните дефекти в силиция могат да разпръснат електрони, увеличавайки съпротивлението и оказвайки влияние върху производителността на компонентите. Дефекти повафлаповърхност намалява добива на чипове с интегрални схеми. Всеки дефект има висящи силициеви връзки, които улавят примесните атоми и предотвратяват тяхното движение. Умишлените дефекти на задната страна на пластината са създадени, за да уловят замърсители вътревафла, предотвратявайки тези подвижни примеси да повлияят на нормалната работа на микроелектронните компоненти.**

Ние от Semicorex произвеждаме и доставяме вмонокристални силициеви пластини и други видове вафлиприлагани в производството на полупроводници, ако имате запитвания или се нуждаете от допълнителни подробности, моля, не се колебайте да се свържете с нас.

Телефон за връзка: +86-13567891907

Имейл: sales@semicorex.com