Orientacija kristalov in napake v silicijevih rezinah

Kaj določa kristalno orientacijo silicija?

Osnovna kristalna enota celicemonokristalni silicijje struktura cinkove mešanice, v kateri se vsak atom silicija kemično veže s štirimi sosednjimi atomi silicija. To strukturo najdemo tudi v monokristalnih ogljikovih diamantih. 

Slika 2:Enotna celicaMonokristalni silicijStruktura

Orientacijo kristala definirajo Millerjevi indeksi, ki predstavljajo smerne ravnine na presečišču osi x, y in z. Slika 2 ponazarja <100> in <111> kristalni orientacijski ravnini kubičnih struktur. Ravnina <100> je kvadratna ravnina, kot je prikazano na sliki 2(a), medtem ko je ravnina <111> trikotna, kot je prikazano na sliki 2(b).

Slika 2: (a) <100> Kristalna orientacijska ravnina, (b) <111> Kristalna orientacijska ravnina

Zakaj je za naprave MOS prednostna usmerjenost <100>?

Orientacija <100> se običajno uporablja pri izdelavi naprav MOS.

Slika 3: Mrežasta struktura orientacijske ravnine <100>

Usmerjenost <111> je prednostna za izdelavo naprav BJT zaradi večje gostote atomske ravnine, zaradi česar je primerna za naprave z visoko močjo. Ko se rezina <100> zlomi, se delci običajno oblikujejo pod kotom 90°. Nasprotno, <111>oblatfragmenti se pojavljajo v obliki trikotnikov pod kotom 60°.

Slika 4: Mrežasta struktura orientacijske ravnine <111>

Kako se določi smer kristala?

Vizualna identifikacija: razlikovanje po morfologiji, kot so jedkane jamice in majhne kristalne fasete.

Rentgenska difrakcija:Monokristalni silicijje mogoče mokro jedkati, napake na njegovi površini pa bodo zaradi višje stopnje jedkanja na teh točkah tvorile jedkane jamice. Za <100>napolitanke, selektivno jedkanje z raztopino KOH povzroči jedkane jamice, ki spominjajo na štiristrano obrnjeno piramido, saj je hitrost jedkanja na ravnini <100> hitrejša kot na ravnini <111>. Za <111>napolitanke, jedkane jamice dobijo obliko tetraedra ali tristrane obrnjene piramide.

Slika 5: Jedkane jamice na rezinah <100> in <111>

Katere so pogoste napake v silicijevih kristalih?

Med rastjo in poznejšimi procesisilicijevi kristali in rezinelahko pride do številnih kristalnih napak. Najenostavnejša točkasta napaka je praznina, znana tudi kot Schottkyjeva napaka, kjer v mreži manjka atom. Prosta delovna mesta vplivajo na proces dopinga, saj je hitrost difuzije dopantov vmonokristalni silicijje funkcija števila prostih delovnih mest. Intersticijski defekt nastane, ko dodaten atom zasede položaj med običajnimi mrežnimi mesti. Frenkelov defekt se pojavi, ko sta intersticijski defekt in prazno mesto sosednja.

Dislokacije, geometrijske napake v mreži, so lahko posledica procesa vlečenja kristalov. Medoblatizdelave so dislokacije povezane s prekomerno mehansko obremenitvijo, kot je neenakomerno segrevanje ali ohlajanje, difuzija dopanta v rešetko, odlaganje filma ali zunanje sile s pinceto. Slika 6 prikazuje primera dveh dislokacijskih defektov.

Slika 6: Dislokacijski diagram silicijevega kristala

Gostota defektov in dislokacij na površini rezine mora biti minimalna, saj so tranzistorji in druge mikroelektronske komponente izdelane na tej površini. Površinske napake v siliciju lahko razpršijo elektrone, povečajo odpornost in vplivajo na delovanje komponent. Napake naoblatpovršine zmanjšajo izkoristek čipov integriranih vezij. Vsaka napaka ima nekaj visečih silicijevih vezi, ki ujamejo atome nečistoč in preprečijo njihovo gibanje. Namerne napake na hrbtni strani rezine so ustvarjene za zajemanje onesnaževalcev znotrajoblat, ki preprečuje, da bi te mobilne nečistoče vplivale na normalno delovanje mikroelektronskih komponent.**

Podjetje Semicorex proizvaja in dobavlja vmonokristalne silicijeve rezine in druge vrste oblatovuporablja v proizvodnji polprevodnikov, če imate kakršna koli vprašanja ali potrebujete dodatne podrobnosti, ne oklevajte in stopite v stik z nami.

Kontaktni telefon: +86-13567891907

E-pošta: sales@semicorex.com