การวางแนวคริสตัลและข้อบกพร่องในซิลิคอนเวเฟอร์

อะไรเป็นตัวกำหนดการวางแนวคริสตัลของซิลิคอน

เซลล์หน่วยคริสตัลพื้นฐานของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์คือโครงสร้างซิงค์ผสม ซึ่งแต่ละอะตอมของซิลิคอนจะทำพันธะทางเคมีกับอะตอมของซิลิคอนที่อยู่ใกล้เคียงสี่อะตอม โครงสร้างนี้ยังพบได้ในเพชรคาร์บอนโมโนคริสตัลไลน์ 

รูปที่ 2:เซลล์หน่วยของโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอนโครงสร้าง

การวางแนวของคริสตัลถูกกำหนดโดยดัชนี Miller ซึ่งแสดงถึงระนาบทิศทางที่จุดตัดของแกน x, y และ z รูปที่ 2 แสดงระนาบการวางแนวคริสตัล <100> และ <111> ของโครงสร้างลูกบาศก์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระนาบ <100> เป็นระนาบสี่เหลี่ยมดังแสดงในรูปที่ 2(a) ในขณะที่ระนาบ <111> เป็นรูปสามเหลี่ยม ดังแสดงในรูปที่ 2(b)

รูปที่ 2: (a) <100> ระนาบการวางแนวคริสตัล, (b) <111> ระนาบการวางแนวคริสตัล

เหตุใด <100> การวางแนวจึงเป็นที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์ MOS

การวางแนว <100> มักใช้ในการผลิตอุปกรณ์ MOS

รูปที่ 3: โครงสร้างขัดแตะของระนาบการวางแนว <100>

การวางแนว <111> เป็นที่นิยมสำหรับการผลิตอุปกรณ์ BJT เนื่องจากมีความหนาแน่นของระนาบอะตอมสูงกว่า ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์กำลังสูง เมื่อเวเฟอร์ <100> แตก เศษมักจะก่อตัวที่มุม 90° ในทางตรงกันข้าม <111>เวเฟอร์เศษปรากฏเป็นรูปสามเหลี่ยม 60°

รูปที่ 4: โครงสร้างขัดแตะของระนาบการวางแนว <111>

ทิศทางของคริสตัลถูกกำหนดอย่างไร?

การระบุด้วยสายตา: การสร้างความแตกต่างผ่านสัณฐานวิทยา เช่น หลุมกัดและเหลี่ยมเพชรพลอยขนาดเล็ก

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์:ซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์สามารถแกะสลักแบบเปียกได้ และข้อบกพร่องบนพื้นผิวจะก่อให้เกิดหลุมกัดกร่อนเนื่องจากอัตราการกัดกร่อนที่สูงกว่าที่จุดเหล่านั้น สำหรับ <100>เวเฟอร์การกัดแบบเลือกสรรด้วยสารละลาย KOH ส่งผลให้หลุมกัดมีลักษณะคล้ายปิรามิดกลับหัวสี่ด้าน เนื่องจากอัตราการกัดบนระนาบ <100> จะเร็วกว่าบนระนาบ <111> สำหรับ <111>เวเฟอร์หลุมจำหลักจะมีรูปทรงของจัตุรมุขหรือปิรามิดคว่ำสามด้าน

รูปที่ 5: Etch Pits บนเวเฟอร์ <100> และ <111>

อะไรคือข้อบกพร่องทั่วไปในซิลิคอนคริสตัล?

ในระหว่างการเจริญเติบโตและกระบวนการต่อมาของคริสตัลซิลิคอนและเวเฟอร์อาจเกิดข้อบกพร่องของคริสตัลได้หลายอย่าง ข้อบกพร่องจุดที่ง่ายที่สุดคือตำแหน่งว่างหรือที่เรียกว่าข้อบกพร่องชอตกี ซึ่งอะตอมหายไปจากโครงตาข่าย ตำแหน่งงานว่างส่งผลต่อกระบวนการเติมสารต้องห้ามเนื่องจากอัตราการแพร่ของสารเจือปนเข้ามาซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์เป็นฟังก์ชันของจำนวนตำแหน่งที่ว่าง ข้อบกพร่องของคั่นระหว่างหน้าเกิดขึ้นเมื่ออะตอมส่วนเกินอยู่ในตำแหน่งระหว่างไซต์ขัดแตะปกติ ข้อบกพร่อง Frenkel เกิดขึ้นเมื่อข้อบกพร่องคั่นระหว่างหน้าและตำแหน่งที่ว่างอยู่ติดกัน

การเคลื่อนตัว ข้อบกพร่องทางเรขาคณิตในโครงตาข่าย อาจเป็นผลมาจากกระบวนการดึงคริสตัล ในระหว่างเวเฟอร์การผลิต การเคลื่อนตัวเกี่ยวข้องกับความเครียดเชิงกลที่มากเกินไป เช่น ความร้อนหรือความเย็นไม่สม่ำเสมอ สารเจือปนแพร่กระจายเข้าไปในตาข่าย การสะสมของฟิล์ม หรือแรงภายนอกจากแหนบ รูปที่ 6 แสดงตัวอย่างของข้อบกพร่องความคลาดเคลื่อนสองรายการ

รูปที่ 6: แผนผังการเคลื่อนที่ของซิลิคอนคริสตัล

ความหนาแน่นของข้อบกพร่องและการเคลื่อนตัวบนพื้นผิวเวเฟอร์ต้องมีน้อยที่สุด เนื่องจากทรานซิสเตอร์และส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ถูกประดิษฐ์ขึ้นบนพื้นผิวนี้ ข้อบกพร่องที่พื้นผิวในซิลิคอนอาจทำให้อิเล็กตรอนกระจัดกระจาย เพิ่มความต้านทาน และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของส่วนประกอบ ข้อบกพร่องบนเวเฟอร์พื้นผิวลดผลผลิตของชิปวงจรรวม ข้อบกพร่องแต่ละอย่างมีพันธะซิลิคอนห้อยต่องแต่ง ซึ่งจะดักจับอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์และป้องกันการเคลื่อนที่ของพวกมัน ข้อบกพร่องโดยเจตนาที่ด้านหลังของแผ่นเวเฟอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อดักจับสิ่งปนเปื้อนภายในเวเฟอร์เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกเคลื่อนที่เหล่านี้ส่งผลต่อการทำงานปกติของส่วนประกอบไมโครอิเล็กทรอนิกส์**

พวกเราที่ Semicorex ผลิตและจัดหาสินค้าในเวเฟอร์ซิลิคอน monocrystalline และ เวเฟอร์ประเภทอื่นๆใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ หากคุณมีข้อสงสัยหรือต้องการรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเรา

โทรศัพท์ติดต่อ: +86-13567891907

อีเมล์: sales@semicorex.com