Προσανατολισμός κρυστάλλων και ελαττώματα σε γκοφρέτες πυριτίου

Τι καθορίζει τον κρυσταλλικό προσανατολισμό του πυριτίου;

Η βασική κρυσταλλική μονάδα τουμονοκρυσταλλικό πυρίτιοείναι η δομή του μείγματος ψευδαργύρου, στην οποία κάθε άτομο πυριτίου συνδέεται χημικά με τέσσερα γειτονικά άτομα πυριτίου. Αυτή η δομή βρίσκεται επίσης σε μονοκρυσταλλικά διαμάντια άνθρακα. 

Εικόνα 2:Μονάδα Κυττάρου τουΜονοκρυσταλλικό πυρίτιοΔομή

Ο προσανατολισμός των κρυστάλλων ορίζεται από τους δείκτες Miller, που αντιπροσωπεύουν κατευθυντικά επίπεδα στην τομή των αξόνων x, y και z. Το σχήμα 2 απεικονίζει τα επίπεδα προσανατολισμού κρυστάλλων <100> και <111> κυβικών δομών. Συγκεκριμένα, το επίπεδο <100> είναι ένα τετράγωνο επίπεδο όπως φαίνεται στο Σχήμα 2(α), ενώ το επίπεδο <111> είναι τριγωνικό, όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 2(β).

Εικόνα 2: (α) <100> Επίπεδο προσανατολισμού κρυστάλλου, (β) <111> Επίπεδο προσανατολισμού κρυστάλλου

Γιατί προτιμάται ο προσανατολισμός <100> για συσκευές MOS;

Ο προσανατολισμός <100> χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή συσκευών MOS.

Εικόνα 3: Δομή πλέγματος του επιπέδου προσανατολισμού <100>

Ο προσανατολισμός <111> προτιμάται για την κατασκευή συσκευών BJT λόγω της υψηλότερης ατομικής πυκνότητάς του, καθιστώντας το κατάλληλο για συσκευές υψηλής ισχύος. Όταν μια γκοφρέτα <100> σπάει, συνήθως σχηματίζονται θραύσματα σε γωνίες 90°. Αντίθετα, <111>όστιαθραύσματα εμφανίζονται σε τριγωνικά σχήματα 60°.

Εικόνα 4: Δομή πλέγματος του επιπέδου προσανατολισμού <111>

Πώς καθορίζεται η κατεύθυνση των κρυστάλλων;

Οπτική Ταυτοποίηση: Διαφοροποίηση μέσω μορφολογίας, όπως χαρακτικά και μικρές κρυστάλλινες όψεις.

Περίθλαση ακτίνων Χ:Μονοκρυσταλλικό πυρίτιομπορεί να υγρανθεί και τα ελαττώματα στην επιφάνειά του θα σχηματίσουν κοιλώματα χάραξης λόγω του υψηλότερου ρυθμού χάραξης σε αυτά τα σημεία. Για <100>γκοφρέτες, η επιλεκτική χάραξη με διάλυμα ΚΟΗ οδηγεί σε χαρακτικά που μοιάζουν με τετράπλευρη ανεστραμμένη πυραμίδα, καθώς ο ρυθμός χάραξης στο επίπεδο <100> είναι ταχύτερος από ό,τι στο επίπεδο <111>. Για <111>γκοφρέτες, οι λάκκοι χάραξης έχουν σχήμα τετραέδρου ή τριμερούς ανεστραμμένης πυραμίδας.

Εικόνα 5: Etch Pits σε <100> και <111> Wafers

Ποια είναι τα κοινά ελαττώματα στους κρυστάλλους πυριτίου;

Κατά την ανάπτυξη και τις επακόλουθες διεργασίες τουκρυστάλλους πυριτίου και γκοφρέτες, μπορεί να προκύψουν πολυάριθμα ελαττώματα κρυστάλλου. Το πιο απλό ελάττωμα σημείου είναι μια κενή θέση, γνωστή και ως ελάττωμα Schottky, όπου λείπει ένα άτομο από το πλέγμα. Οι κενές θέσεις επηρεάζουν τη διαδικασία ντόπινγκ αφού ο ρυθμός διάχυσης των προσμείξεων μέσαμονοκρυσταλλικό πυρίτιοείναι συνάρτηση του αριθμού των κενών θέσεων. Ένα διάμεσο ελάττωμα σχηματίζεται όταν ένα επιπλέον άτομο καταλαμβάνει μια θέση μεταξύ κανονικών θέσεων πλέγματος. Ένα ελάττωμα Frenkel προκύπτει όταν ένα διάμεσο ελάττωμα και μια κενή θέση βρίσκονται δίπλα.

Εξαρθρήματα, γεωμετρικά ελαττώματα στο πλέγμα, μπορεί να προκύψουν από τη διαδικασία έλξης των κρυστάλλων. Κατά την διάρκειαόστιακατασκευή, οι εξαρθρώσεις σχετίζονται με υπερβολική μηχανική καταπόνηση, όπως ανομοιόμορφη θέρμανση ή ψύξη, διάχυση ρύπων στο πλέγμα, εναπόθεση φιλμ ή εξωτερικές δυνάμεις από τα τσιμπιδάκια. Το Σχήμα 6 δείχνει παραδείγματα δύο ελαττωμάτων εξάρθρωσης.

Εικόνα 6: Διάγραμμα εξάρθρωσης κρυστάλλου πυριτίου

Η πυκνότητα των ελαττωμάτων και των εξαρθρώσεων στην επιφάνεια του πλακιδίου πρέπει να είναι ελάχιστη, καθώς σε αυτήν την επιφάνεια κατασκευάζονται τρανζίστορ και άλλα μικροηλεκτρονικά εξαρτήματα. Τα επιφανειακά ελαττώματα στο πυρίτιο μπορούν να διασκορπίσουν ηλεκτρόνια, αυξάνοντας την αντίσταση και επηρεάζοντας την απόδοση του εξαρτήματος. Ελαττώματα στοόστιαεπιφάνεια μειώνουν την απόδοση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Κάθε ελάττωμα έχει κάποιους κρεμαμένους δεσμούς πυριτίου, οι οποίοι παγιδεύουν τα άτομα ακαθαρσίας και εμποδίζουν την κίνησή τους. Δημιουργούνται σκόπιμα ελαττώματα στο πίσω μέρος της γκοφρέτας για να συλλάβουν τους ρύπους μέσα στοόστια, εμποδίζοντας αυτές τις κινητές ακαθαρσίες να επηρεάσουν την κανονική λειτουργία των μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων.**

Εμείς στη Semicorex κατασκευάζουμε και προμηθεύουμε σεγκοφρέτες μονοκρυσταλλικού πυριτίου και άλλους τύπους γκοφρέτεςεφαρμόζεται στην κατασκευή ημιαγωγών, εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις ή χρειάζεστε πρόσθετες λεπτομέρειες, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.

Τηλέφωνο επικοινωνίας: +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com