Ränivahvlite kristallide orientatsioon ja defektid

Mis määrab räni kristallide orientatsiooni?

Põhiline kristallühikrakkmonokristalliline ränion tsingi segustruktuur, milles iga räni aatom on keemiliselt seotud nelja naaberräni aatomiga. Seda struktuuri leidub ka monokristallilistes süsiniku teemantides. 

Joonis 2:ÜhiklahterMonokristalliline räniStruktuur

Kristallide orientatsiooni määravad Milleri indeksid, mis tähistavad x-, y- ja z-telgede ristumiskohas olevaid suundtasandeid. Joonisel 2 on kujutatud kuupstruktuuride <100> ja <111> kristallide orientatsioonitasapinnad. Eelkõige on <100> tasand ruudukujuline, nagu on näidatud joonisel 2(a), samas kui <111> on kolmnurkne, nagu on kujutatud joonisel 2(b).

Joonis 2: (a) <100> kristallide orientatsioonitasand, (b) <111> kristalli orientatsioonitasand

Miks on MOS-seadmete jaoks eelistatud <100>-suund?

<100> orientatsiooni kasutatakse tavaliselt MOS-seadmete valmistamisel.

Joonis 3: <100> orientatsioonitasandi võrestruktuur

Orientatsioon <111> on eelistatud BJT-seadmete tootmiseks selle suurema aatomitasapinna tiheduse tõttu, mistõttu sobib see suure võimsusega seadmetele. Kui <100> vahvel puruneb, tekivad killud tavaliselt 90° nurga all. Seevastu <111>vahvelfragmendid ilmuvad 60° kolmnurkse kujuga.

Joonis 4: <111>-orientatsioonitasandi võrestruktuur

Kuidas määratakse kristalli suund?

Visuaalne identifitseerimine: eristamine morfoloogia kaudu, näiteks söövitussüvendid ja väikesed kristalli tahud.

Röntgenikiirguse difraktsioon:Monokristalliline ränivõib olla märgsöövitatud ja selle pinnal esinevad defektid moodustavad nendes punktides suurema söövituskiiruse tõttu söövituskohad. <100> jaoksvahvlid, selektiivne söövitus KOH lahusega annab neljapoolse ümberpööratud püramiidi meenutavaid söövitussüvendeid, kuna <100> tasapinnal on söövituskiirus kiirem kui <111> tasapinnal. <111> jaoksvahvlid, söövitusaugud võtavad tetraeedri või kolmetahulise ümberpööratud püramiidi kuju.

Joonis 5: Söövitusaugud <100> ja <111> vahvlitel

Millised on ränikristallide levinumad vead?

Kasvu ja järgnevate protsesside ajalräni kristallid ja vahvlid, võib esineda arvukalt kristallide defekte. Lihtsaim punktdefekt on vakants, tuntud ka kui Schottky defekt, kus võrest puudub aatom. Vabad töökohad mõjutavad dopinguprotsessi, kuna dopantide difusioonikiirus sisenebmonokristalliline ränion vabade töökohtade arvu funktsioon. Interstitsiaalne defekt tekib siis, kui täiendav aatom asub normaalsete võrekohtade vahel. Frenkeli defekt tekib siis, kui interstitsiaalne defekt ja vaba töökoht on kõrvuti.

Kristallide tõmbamise protsessist võivad tuleneda nihestused, võre geomeetrilised defektid. ajalvahvelTootmisel on nihestused seotud liigse mehaanilise pingega, nagu ebaühtlane kuumenemine või jahutamine, lisandi difusioon võre sisse, kile sadestumine või pintsettidest lähtuvad välised jõud. Joonisel 6 on toodud näited kahest dislokatsioonidefektist.

Joonis 6: Ränikristalli dislokatsiooniskeem

Defektide ja dislokatsioonide tihedus vahvli pinnal peab olema minimaalne, kuna sellel pinnal valmistatakse transistore ja muid mikroelektroonilisi komponente. Räni pinnadefektid võivad elektrone hajutada, suurendades takistust ja mõjutades komponentide jõudlust. Defektid pealvahvelpind vähendada integraallülituse kiipide saagist. Igal defektil on mõned rippuvad ränisidemed, mis püüavad lisandiaatomid kinni ja takistavad nende liikumist. Tahtlikud defektid vahvli tagaküljel tekivad, et püüda kinni selles olevad saasteainedvahvel, mis hoiab ära nende liikuvate lisandite mõjutamise mikroelektrooniliste komponentide normaalses töös.**

Meie, Semicorex, toodab ja tarnibmonokristallilised räniplaadid ja muud tüüpi vahvlidmida kasutatakse pooljuhtide tootmises, kui teil on küsimusi või vajate täiendavaid üksikasju, võtke meiega ühendust.

Kontakttelefon: +86-13567891907

E-post: sales@semicorex.com