جهت کریستالی و نقص در ویفرهای سیلیکونی

چه چیزی جهت کریستالی سیلیکون را تعریف می کند؟

سلول واحد کریستالی پایهسیلیکون تک کریستالیساختار مخلوط روی است که در آن هر اتم سیلیکون با چهار اتم سیلیکون همسایه پیوند شیمیایی می دهد. این ساختار در الماس های کربنی تک کریستالی نیز یافت می شود. 

شکل 2:سلول واحد ازسیلیکون تک کریستالیساختار

جهت گیری کریستالی توسط شاخص های میلر تعریف می شود که نشان دهنده صفحات جهت در تقاطع محورهای x، y و z است. شکل 2 صفحات جهت گیری بلوری <100> و <111> ساختارهای مکعبی را نشان می دهد. قابل توجه است که صفحه <100> یک صفحه مربع است همانطور که در شکل 2(a) نشان داده شده است، در حالی که صفحه <111> مثلثی است، همانطور که در شکل 2(b) نشان داده شده است.

شکل 2: (الف) <100> صفحه جهت کریستال، (ب) <111> صفحه جهت کریستال

چرا جهت <100> برای دستگاه های MOS ترجیح داده می شود؟

جهت گیری <100> معمولاً در ساخت دستگاه های MOS استفاده می شود.

شکل 3: ساختار شبکه صفحه جهت جهت <100>

جهت گیری <111> برای ساخت دستگاه های BJT به دلیل چگالی صفحه اتمی بالاتر آن ترجیح داده می شود و آن را برای دستگاه های پرقدرت مناسب می کند. وقتی یک ویفر <100> می شکند، قطعات معمولاً در زوایای 90 درجه تشکیل می شوند. در مقابل، <111>ویفرقطعات به شکل مثلثی 60 درجه ظاهر می شوند.

شکل 4: ساختار شبکه صفحه جهت جهت <111>

جهت کریستال چگونه تعیین می شود؟

شناسایی بصری: تمایز از طریق مورفولوژی، مانند حفره‌های اچ و وجوه کریستالی کوچک.

پراش اشعه ایکس:سیلیکون تک کریستالیمی تواند مرطوب شود و نقص در سطح آن به دلیل نرخ اچ بالاتر در آن نقاط، حفره های اچ را ایجاد می کند. برای <100>ویفراچ کردن انتخابی با محلول KOH منجر به حکاکی هایی می شود که شبیه یک هرم معکوس چهار طرفه هستند، زیرا سرعت اچ در صفحه <100> سریعتر از صفحه <111> است. برای <111>ویفر، حفره های اچ به شکل چهار وجهی یا هرم معکوس سه وجهی است.

شکل 5: حفره‌ها در <100> و <111> ویفرها

عیوب رایج در کریستال های سیلیکون چیست؟

در طول رشد و فرآیندهای بعدی ازکریستال های سیلیکون و ویفر، نقص های کریستالی متعددی ممکن است رخ دهد. ساده ترین نقص نقطه، یک جای خالی است که به عنوان نقص شاتکی نیز شناخته می شود، جایی که یک اتم از شبکه وجود ندارد. جای خالی بر روند دوپینگ تأثیر می گذارد زیرا میزان انتشار مواد ناخالص در داخلسیلیکون تک کریستالیتابعی از تعداد جای خالی است. یک نقص بینابینی زمانی شکل می‌گیرد که یک اتم اضافی موقعیتی را بین محل‌های شبکه معمولی اشغال کند. نقص فرنکل زمانی ایجاد می شود که یک نقص بینابینی و یک جای خالی مجاور باشند.

نابجایی ها، عیوب هندسی در شبکه، ممکن است ناشی از فرآیند کشیدن کریستال باشد. در طولویفردر ساخت، نابجایی ها به تنش های مکانیکی بیش از حد، مانند گرمایش یا سرمایش ناهموار، انتشار مواد ناخالص در شبکه، رسوب فیلم، یا نیروهای خارجی از موچین مربوط می شود. شکل 6 نمونه هایی از دو نقص دررفتگی را نشان می دهد.

شکل 6: نمودار دررفتگی کریستال سیلیکون

تراکم عیوب و نابجایی روی سطح ویفر باید حداقل باشد، زیرا ترانزیستورها و سایر اجزای میکروالکترونیکی روی این سطح ساخته می شوند. نقص‌های سطحی در سیلیکون می‌تواند الکترون‌ها را پراکنده کند، مقاومت را افزایش داده و بر عملکرد اجزا تأثیر بگذارد. نقص درویفرسطح راندمان تراشه های مدار مجتمع را کاهش می دهد. هر نقص دارای برخی پیوندهای سیلیکونی آویزان است که اتم های ناخالصی را به دام می اندازد و از حرکت آنها جلوگیری می کند. نقص های عمدی در پشت ویفر برای جذب آلاینده ها در داخل ویفر ایجاد می شودویفر، از تأثیر این ناخالصی های متحرک بر عملکرد عادی اجزای میکروالکترونیک جلوگیری می کند.**

ما در Semicorex تولید و عرضه می کنیمویفرهای سیلیکونی تک کریستالی و انواع دیگر ویفردر تولید نیمه هادی استفاده می شود، اگر سؤالی دارید یا به جزئیات بیشتری نیاز دارید، لطفاً در تماس با ما دریغ نکنید.

تلفن تماس: +86-13567891907

ایمیل: sales@semicorex.com