Ориентация кристаллов и дефекты в кремниевых пластинах

Что определяет кристаллическую ориентацию кремния?

Основная кристаллическая ячейкамонокристаллический кремнийпредставляет собой структуру цинковой обманки, в которой каждый атом кремния химически связан с четырьмя соседними атомами кремния. Эта структура также встречается в монокристаллических углеродных алмазах. 

Рисунок 2:Элементарная ячейкаМонокристаллический кремнийСтруктура

Ориентация кристалла определяется индексами Миллера, представляющими направленные плоскости на пересечении осей x, y и z. На рис. 2 показаны плоскости ориентации кристаллов <100> и <111> кубических структур. Примечательно, что плоскость <100> представляет собой квадратную плоскость, как показано на рисунке 2(a), а плоскость <111> является треугольной, как показано на рисунке 2(b).

Рисунок 2: (a) <100> Плоскость ориентации кристалла, (b) <111> Плоскость ориентации кристалла

Почему ориентация <100> предпочтительна для MOS-устройств?

Ориентация <100> обычно используется при изготовлении МОП-устройств.

Рисунок 3: Решетчатая структура плоскости ориентации <100>

Ориентация <111> предпочтительна для производства устройств BJT из-за более высокой плотности атомных плоскостей, что делает ее подходящей для устройств высокой мощности. При разрушении пластины <100> обычно образуются фрагменты под углом 90°. Напротив, <111>вафляфрагменты имеют треугольную форму под углом 60°.

Рисунок 4: Решётчатая структура плоскости ориентации <111>

Как определяется направление кристалла?

Визуальная идентификация: дифференциация по морфологии, например, ямкам травления и небольшим граням кристаллов.

Рентгеновская дифракция:Монокристаллический кремнийможет подвергаться мокрому травлению, а дефекты на его поверхности образуют ямки травления из-за более высокой скорости травления в этих точках. За <100>вафлиселективное травление раствором КОН приводит к образованию ямок травления, напоминающих четырехстороннюю перевернутую пирамиду, поскольку скорость травления на плоскости <100> выше, чем на плоскости <111>. Для <111>вафлиЯмки травления имеют форму тетраэдра или трехгранной перевернутой пирамиды.

Рис. 5. Ямки травления на пластинах <100> и <111>.

Каковы распространенные дефекты кристаллов кремния?

В ходе роста и последующих процессовкремниевые кристаллы и пластинымогут возникнуть многочисленные дефекты кристаллов. Простейший точечный дефект — это вакансия, также известная как дефект Шоттки, при которой в решетке отсутствует атом. Вакансии влияют на процесс легирования, поскольку скорость диффузии примесей вмонокристаллический кремнийявляется функцией количества вакансий. Межузельный дефект образуется, когда дополнительный атом занимает положение между нормальными узлами решетки. Дефект Френкеля возникает при соседстве межузельного дефекта и вакансии.

Дислокации, геометрические дефекты решетки, могут возникнуть в результате процесса вытягивания кристалла. В течениевафляВ производстве дислокации связаны с чрезмерными механическими нагрузками, такими как неравномерный нагрев или охлаждение, диффузия примесей в решетку, осаждение пленки или внешние силы со стороны пинцета. На рис. 6 показаны примеры двух дислокационных дефектов.

Рисунок 6: Дислокационная диаграмма кристалла кремния.

Плотность дефектов и дислокаций на поверхности пластины должна быть минимальной, поскольку на этой поверхности изготавливаются транзисторы и другие компоненты микроэлектроники. Поверхностные дефекты кремния могут рассеивать электроны, увеличивая сопротивление и влияя на производительность компонентов. Дефекты навафляповерхность снижает выход интегральных микросхем. Каждый дефект имеет несколько оборванных кремниевых связей, которые захватывают атомы примеси и препятствуют их движению. Преднамеренные дефекты на обратной стороне пластины создаются для улавливания загрязнений внутри пластины.вафля, предотвращая влияние этих подвижных примесей на нормальную работу компонентов микроэлектроники.**

Мы в Semicorex производим и поставляемпластины монокристаллического кремния и другие виды вафельприменяется в производстве полупроводников. Если у вас есть какие-либо вопросы или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Контактный телефон: +86-13567891907

Электронная почта: sales@semicorex.com