Orientace krystalů a defekty v křemíkových destičkách

Co definuje krystalovou orientaci křemíku?

Základní krystalová jednotka buňkymonokrystalický křemíkje struktura směsi zinku, ve které se každý atom křemíku chemicky váže se čtyřmi sousedními atomy křemíku. Tato struktura se nachází také v monokrystalických uhlíkových diamantech. 

Obrázek 2:Jednotková buňka zMonokrystalický křemíkStruktura

Orientace krystalu je definována Millerovými indexy, které představují směrové roviny v průsečíku os x, y a z. Obrázek 2 znázorňuje roviny krystalové orientace <100> a <111> krychlových struktur. Je pozoruhodné, že rovina <100> je čtvercová rovina, jak je znázorněno na obrázku 2(a), zatímco rovina <111> je trojúhelníková, jak je znázorněno na obrázku 2(b).

Obrázek 2: (a) <100> rovina orientace krystalu, (b) <111> rovina orientace krystalu

Proč je u zařízení MOS preferována orientace <100>?

Orientace <100> se běžně používá při výrobě zařízení MOS.

Obrázek 3: Příhradová struktura roviny orientace <100>

Orientace <111> je upřednostňována pro výrobu zařízení BJT kvůli vyšší hustotě atomárních rovin, takže je vhodná pro zařízení s vysokým výkonem. Když se plátek <100> zlomí, fragmenty se typicky tvoří pod úhlem 90°. Naproti tomu <111>oplatkafragmenty se objevují v 60° trojúhelníkových tvarech.

Obrázek 4: Příhradová struktura orientační roviny <111>

Jak se určuje směr krystalu?

Vizuální identifikace: Diferenciace prostřednictvím morfologie, jako jsou leptané jamky a malé krystalové fasety.

Rentgenová difrakce:Monokrystalický křemíkmůže být mokrým leptáním a defekty na jeho povrchu budou tvořit leptací důlky v důsledku vyšší rychlosti leptání v těchto bodech. Za <100>oplatkyselektivní leptání roztokem KOH má za následek leptací jamky připomínající čtyřstrannou obrácenou pyramidu, protože rychlost leptání na rovině <100> je rychlejší než na rovině <111>. Pro <111>oplatkyleptací jamky mají tvar čtyřstěnu nebo tříbokého obráceného jehlanu.

Obrázek 5: Etch Pits na destičkách <100> a <111>

Jaké jsou běžné vady křemíkových krystalů?

Během růstu a následných procesůkřemíkové krystaly a destičkymůže dojít k četným krystalovým defektům. Nejjednodušší bodová vada je vakance, známá také jako Schottkyho vada, kde v mřížce chybí atom. Volná místa ovlivňují dopingový proces, protože rychlost difúze dopantů dovnitřmonokrystalický křemíkje funkcí počtu volných míst. Intersticiální defekt se tvoří, když další atom zaujímá pozici mezi normálními místy mřížky. Frenkelův defekt vzniká, když sousedí intersticiální defekt a vakance.

Dislokace, geometrické defekty v mřížce, mohou být důsledkem procesu tažení krystalu. BěhemoplatkaPři výrobě se dislokace týkají nadměrného mechanického namáhání, jako je nerovnoměrné zahřívání nebo chlazení, difúze dopantu do mřížky, usazování filmu nebo vnější síly z pinzety. Obrázek 6 ukazuje příklady dvou dislokačních defektů.

Obrázek 6: Dislokační diagram krystalu křemíku

Hustota defektů a dislokací na povrchu destičky musí být minimální, protože tranzistory a další mikroelektronické součástky jsou vyráběny na tomto povrchu. Povrchové defekty křemíku mohou rozptýlit elektrony, zvýšit odolnost a ovlivnit výkon součástí. Závady naoplatkapovrch snižuje výtěžnost čipů integrovaných obvodů. Každý defekt má nějaké visící křemíkové vazby, které zachycují atomy nečistot a brání jejich pohybu. Záměrné defekty na zadní straně destičky jsou vytvářeny k zachycení kontaminantů uvnitřoplatka, čímž se zabrání tomu, aby tyto mobilní nečistoty ovlivňovaly normální provoz mikroelektronických součástek.**

My v Semicorex vyrábíme a dodáváme vmonokrystalické křemíkové destičky a jiné druhy oplatekpoužívá se při výrobě polovodičů, pokud máte nějaké dotazy nebo potřebujete další podrobnosti, neváhejte nás kontaktovat.

Kontaktní telefon: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com