Niyə<100>Oriented Monokristal Silikon Yarımkeçiricilər Sənayesi üçün "Optimal Seçim"dir?

Yarımkeçirici istehsalında vafli kristal oriyentasiyasının seçilməsi birbaşa yarımkeçirici çip performansını müəyyən edir. Monokristal silikon almaz kub kristal quruluşuna malikdir. Kristal oxları ilə müxtəlif bucaqlar meydana gətirən istiqamətlər boyunca dilimləndikdə, xüsusi atom düzülüşü olan kristal müstəvilər ifşa olunur. Üç əsas istiqamət ⟨100⟩, ⟨110⟩ və ⟨111⟩ arasında ⟨100⟩ oriyentasiyası 93%-dən çox bazar payı ilə yarımkeçiricilər sənayesində üstünlük təşkil edir (12 düymlük silikon vaflilər üçün 98%-ə qədər). Bu, demək olar ki, üstünlük təşkil edən mövqe elektrik performansının və proses uyğunluğunun birgə təsirindən irəli gəlir.

1. Elektrik Performansı: İnterfeys Dövlət Sıxlığının və Daşıyıcının Mobilliyinin İkili Üstünlükləri

1.1 Ən Aşağı İnterfeys Dövlət Sıxlığı

CMOS cihazları interfeys vəziyyətlərinə son dərəcə həssasdır. ⟨100⟩ oriyentasiyası üç əsas kristal oriyentasiyası arasında ən aşağı səth vəziyyəti sıxlığını nümayiş etdirir. Aşağı interfeys vəziyyəti sıxlığı MOS cihazlarının eşik gərginliyini sabitləşdirir, bu da ⟨100⟩ vaflilərin MOS inteqral sxemləri üçün substrat kimi xidmət etməsinin əsas səbəbini təşkil edir.

Atom miqyasında, ⟨100⟩ müstəvisində atomlar səthi sallanan bağların minimum sıxlığına malik kvadrat qəfəs əmələ gətirir. Qapı oksidi ilə yaradılmış (100)/(100) interfeysi üstün interfeys keyfiyyətini təmin edir. Bunun əksinə olaraq, ⟨111⟩ müstəvisi ən yüksək atom qablaşdırma sıxlığına (7,83×10¹⁴ atom/sm²) malik olsa da, o, səthi sallanan bağların daha yüksək sıxlığına və nəzərəçarpacaq dərəcədə yüksəlmiş interfeys vəziyyəti sıxlığına malikdir. Bu, nə üçün ⟨111⟩ oriyentasiyasının ümumiyyətlə MOS cihazları deyil, bipolyar cihazlar üçün qəbul edildiyini izah edir.

1.2 Ən yüksək elektron hərəkətliliyi

⟨100⟩ oriyentasiyasının atom düzülüşü kanaldan keçən elektronlara ən zəif qəfəs səpilməsi ilə nəticələnir. Elektron hərəkətliliyi <100> yönümlüdürsilikon vaflilər1450 sm²/(V·s) çata bilər ki, bu da <111> oriyentasiyasından təxminən 35% yüksəkdir.

İlkin yarımkeçirici sxemlərdə nMOS cihazları məntiqi əməliyyatlarda üstünlük təşkil edirdi, pMOS cihazları isə sadəcə tamamlayıcı köməkçi strukturlar kimi fəaliyyət göstərirdi. ⟨100⟩ substratların təklif etdiyi nMOS performans üstünlüyü ümumi sxemlərin tələblərinə cavab vermək üçün kifayət idi. Buna görə də, 0,18 μm ilə 40 nm arasında dəyişən yetkin texnologiya qovşaqları üçün ⟨100⟩ oriyentasiya sənaye prioriteti olaraq qaldı. Yarımkeçiricilər üçün Beynəlxalq Texnologiya Yol Xəritəsindən (ITRS) verilən məlumatlar göstərir ki, qlobal məntiq çiplərinin 92%-i ⟨100⟩ silikon vaflilərdə istehsal olunur.

1.3 Termal yolla yetişdirilən oksidin üstün keyfiyyəti

⟨100⟩ müstəvisində oksid artımı izotropdur, qalınlığı ±2% daxilində idarə olunan sapma ilə vahid qapı oksidi təbəqələrinin əmələ gəlməsini asanlaşdırır. Termal olaraq yetişdirilən oksidin qüsur sıxlığı digər kristal istiqamətlərdə əmələ gələn oksidlərdən təxminən 40% aşağıdır. Yüksək keyfiyyətli qapı oksidi MOS cihazlarının etibarlılığının əsasını təşkil edir, məntiq çipinin hazırlanmasında əvəzolunmaz ləyaqətdir.

---

2. Proses uyğunluğu

2.1 Anizotropik aşındırma və teksturizasiyada üstünlüklər

SI qələvi məhlullarında (KOH və TMAH kimi) silisiumun müxtəlif kristal istiqamətləri kəskin şəkildə fərqli aşındırma sürətləri nümayiş etdirir. ⟨100⟩ müstəvisinin aşındırma dərəcəsi ⟨111⟩ müstəvisindən on dəfədən çox yüksəkdir; müəyyən tədqiqatlar 400:1-ə qədər nisbət nisbətlərini bildirir. Bu xüsusiyyət əla mühəndislik dəyəri təqdim edir:

⟨100⟩ monokristal silikon vaflilərin anizotropik aşındırılmasından sonra səthdə ⟨111⟩ fasetlərlə sərhədlənmiş saysız-hesabsız kvadrat piramidalar əmələ gəlir. Belə teksturalı səthlər silisium səthinin əks olunma qabiliyyətini təxminən 11%-ə qədər azaldır və işıq tutma effekti vasitəsilə düşən işığın udulmasını artırır, günəş elementlərinin çevrilmə səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu səbəbdən, fotovoltaik sənayesi üstünlük verilən kristal oriyentasiya kimi ⟨100⟩ seçir.

Sıx atomik qablaşdırmaya və əla kimyəvi dayanıqlığa malik olan ⟨111⟩ silisium qələvi məhlullarda çətinliklə həkk olunur və bu, teksturasiyanı mümkünsüz edir. Bu, fotovoltaik sektorda ⟨111⟩ vaflilərin tətbiqini məhdudlaşdıran əsas amildir.

2.2 Kristal artımının mümkünlüyü

⟨111⟩ oriyentasiyası kristal çəkmə zamanı daha stabil kristal böyümə davranışı nümayiş etdirsə də, ⟨100⟩ oriyentasiya daha yaxşı qüsurun qarşısını alır. Tədqiqatlar göstərir ki, ⟨100⟩ istiqamətli bərkimə üçün optimal artım istiqamətidir, çünki o, ⟨111⟩ və ⟨110⟩ oriyentasiyalarından daha effektiv şəkildə toxum kristal boşluqlarının üstündə qüsur klasterlərinin formalaşmasına mane olur. Erkən ⟨100⟩ monokristallar aşağı kristallaşma məhsuldarlığına və yüksək dislokasiya sıxlığına məruz qalmışdılar, lakin bu problemlər istilik sisteminin dizaynı və istehsal prosedurlarının optimallaşdırılması ilə effektiv şəkildə həll edilmişdir.

⟨100⟩ istiqaməti ilə çəkilmiş tək silisium kristalları dörd silsiləsi olan silindrik külçələr əmələ gətirir və bu, sonrakı vafli oriyentasiya və emal proseslərini asanlaşdırır.

2.3 Epitaksiya və Dopinq Uyğunluğu

⟨100⟩ substratlarda yüksək keyfiyyətli epitaksial böyümə əldə edilə bilər. Məsələn, dislokasiya sıxlığıGaN epitaksiyası⟨100⟩ substratlarda yetişdirilən 10⁶ sm⁻²-dən aşağı idarə oluna bilər. Dopinqə gəldikdə, qatqı atomları kristal oriyentasiyasından asılı olaraq müxtəlif şəkildə qəfəsə daxil olurlar. <100> kristal oriyentasiyasının simmetriyası dopinq paylanmasını daha vahid və idarə olunan edir ki, bu da inteqral sxem istehsalı üçün çox vacibdir.

2.4 İşlənmə qabiliyyəti

<100> kristal oriyentasiyasının Vickers sərtliyi təxminən 11,5 GPa-dır, bu üç əsas kristal oriyentasiya arasında ən aşağıdır. Bu o deməkdir ki, <100> yönümlü silikon vafliləri kəsmə, üyütmə və cilalama proseslərində emal etmək daha asandır, nəticədə alətin aşınması azalır və emal səmərəliliyi daha yüksəkdir. Bunun əksinə olaraq, <111> kristal oriyentasiyası ən yüksək sərtliyə (təxminən 13,5 GPa) malikdir və bu, daha yüksək sərtliyə malik almaz məftil mişarlarının istifadəsini və kəsmə zamanı aşağı yem sürətini tələb edir. Vafli istehsalının maya dəyəri baxımından <100> kristal üzlü vaflilər <110> və <111> vaflilərdən daha ucuzdur.

Semicorex yüksək keyfiyyət təklif edirxüsusiləşdirilmişsilikon vaflilər. Zəhmət olmasa fərdiləşdirilmiş həllər və ya əlavə texniki məlumat üçün komandamızla əlaqə saxlayın.

Telefon: +86-13567891907

E-poçt: sales@semicorex.com