Orientarea cristalului și defecte în plăcile de siliciu

Ce definește orientarea cristalului a siliciului?

Celula unitară de cristal de bază asiliciu monocristalineste structura amestecului de zinc, în care fiecare atom de siliciu se leagă chimic cu patru atomi de siliciu vecini. Această structură se găsește și în diamantele de carbon monocristaline. 

Figura 2:Celula unitară aSiliciu monocristalinStructura

Orientarea cristalului este definită de indicii Miller, reprezentând planuri direcționale la intersecția axelor x, y și z. Figura 2 ilustrează planurile de orientare cristalină <100> și <111> ale structurilor cubice. În special, planul <100> este un plan pătrat, așa cum se arată în Figura 2(a), în timp ce planul <111> este triunghiular, așa cum este prezentat în Figura 2(b).

Figura 2: (a) <100> Planul de orientare a cristalului, (b) <111> Planul de orientare a cristalului

De ce este preferată orientarea <100> pentru dispozitivele MOS?

Orientarea <100> este folosită în mod obișnuit la fabricarea dispozitivelor MOS.

Figura 3: Structura Lattice a planului de orientare <100>

Orientarea <111> este favorizată pentru fabricarea dispozitivelor BJT datorită densității sale mai mari în plan atomic, ceea ce o face potrivită pentru dispozitive de mare putere. Când o placă <100> se rupe, fragmentele se formează de obicei la unghiuri de 90°. În contrast, <111>napolitanafragmentele apar în forme triunghiulare de 60°.

Figura 4: Structura Lattice a planului de orientare <111>

Cum se determină direcția cristalului?

Identificare vizuală: diferențiere prin morfologie, cum ar fi gropi de gravare și fațete mici de cristal.

Difracția cu raze X:Siliciu monocristalinpoate fi gravat umed, iar defectele de pe suprafața sa vor forma gropi de gravare datorită unei rate mai mari de gravare în acele puncte. Pentru <100>napolitane, gravarea selectivă cu soluție KOH are ca rezultat gropi de gravare asemănătoare unei piramide inversate cu patru laturi, deoarece viteza de gravare pe planul <100> este mai rapidă decât pe planul <111>. Pentru <111>napolitane, gropile de gravură iau forma unui tetraedru sau a unei piramide inversate cu trei laturi.

Figura 5: Etch Pits pe plachete <100> și <111>

Care sunt defectele comune ale cristalelor de siliciu?

În timpul creșterii și proceselor ulterioare alecristale de siliciu și plachete, pot apărea numeroase defecte de cristal. Cel mai simplu defect punctual este un loc vacant, cunoscut și sub numele de defect Schottky, în care lipsește un atom din rețea. Posturile vacante afectează procesul de dopaj, deoarece rata de difuzare a dopanților însiliciu monocristalineste o funcţie de numărul de posturi vacante. Un defect interstițial se formează atunci când un atom suplimentar ocupă o poziție între locurile normale ale rețelei. Un defect Frenkel apare atunci când un defect interstițial și un post vacant sunt adiacente.

Dislocațiile, defecte geometrice ale rețelei, pot rezulta din procesul de tragere a cristalului. În timpulnapolitanade fabricație, dislocațiile se referă la stres mecanic excesiv, cum ar fi încălzirea sau răcirea neuniformă, difuzia dopantului în rețea, depunerea filmului sau forțele externe de la pensete. Figura 6 prezintă exemple de două defecte de dislocare.

Figura 6: Diagrama de dislocare a cristalului de siliciu

Densitatea defectelor și dislocațiilor de pe suprafața plachetei trebuie să fie minimă, deoarece pe această suprafață sunt fabricate tranzistori și alte componente microelectronice. Defectele de suprafață ale siliciului pot împrăștia electronii, crescând rezistența și influențând performanța componentelor. Defecte alenapolitanasuprafața reduce randamentul cipurilor de circuit integrat. Fiecare defect are niște legături de siliciu atârnând, care captează atomii de impurități și împiedică mișcarea acestora. Defectele intenționate pe partea din spate a plachetei sunt create pentru a capta contaminanții din interiorulnapolitana, împiedicând aceste impurități mobile să afecteze funcționarea normală a componentelor microelectronice.**

Noi, cei de la Semicorex, producem și furnizăm înplachete de siliciu monocristalin şi alte tipuri de napolitaneaplicat în producția de semiconductori, dacă aveți întrebări sau aveți nevoie de detalii suplimentare, vă rugăm să nu ezitați să ne contactați.

Telefon de contact: +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com