실리콘 웨이퍼의 결정 방향 및 결함

실리콘의 결정 방향을 정의하는 것은 무엇입니까?

의 기본 결정 단위 셀단결정 실리콘아연 블렌드 구조는 각 실리콘 원자가 4개의 인접한 실리콘 원자와 화학적으로 결합되어 있습니다. 이 구조는 단결정 탄소 다이아몬드에서도 발견됩니다. 

그림 2:단위 셀단결정 실리콘구조

결정 방향은 x, y 및 z 축의 교차점에서 방향 평면을 나타내는 밀러 지수로 정의됩니다. 그림 2는 입방 구조의 <100> 및 <111> 결정 방향 평면을 보여줍니다. 특히 <100> 평면은 그림 2(a)와 같이 정사각형 평면인 반면, 그림 2(b)와 같이 <111> 평면은 삼각형입니다.

그림 2: (a) <100> 결정 배향면, (b) <111> 결정 배향면

MOS 장치에 <100> 방향이 선호되는 이유는 무엇입니까?

<100> 방향은 MOS 장치 제작에 일반적으로 사용됩니다.

그림 3: <100> 배향면의 격자 구조

<111> 방향은 원자 평면 밀도가 높기 때문에 BJT 장치 제조에 선호되므로 고전력 장치에 적합합니다. <100> 웨이퍼가 파손되면 조각은 일반적으로 90° 각도로 형성됩니다. 이에 비해 <111>웨이퍼조각은 60° 삼각형 모양으로 나타납니다.

그림 4: <111> 배향면의 격자 구조

결정 방향은 어떻게 결정됩니까?

시각적 식별: 에칭 피트 및 작은 결정면과 같은 형태를 통한 식별.

X선 회절:단결정 실리콘습식 에칭이 가능하며, 표면의 결함은 해당 지점에서 더 높은 에칭 속도로 인해 에칭 피트를 형성합니다. <100>의 경우웨이퍼KOH 용액을 사용한 선택적 에칭은 <100> 평면의 에칭 속도가 <111> 평면의 에칭 속도보다 빠르기 때문에 4면의 역피라미드와 유사한 에칭 피트를 생성합니다. <111>의 경우웨이퍼, 에칭 피트는 사면체 또는 3면이 거꾸로 된 피라미드 모양을 취합니다.

그림 5: <100> 및 <111> 웨이퍼의 에칭 피트

실리콘 결정의 일반적인 결함은 무엇입니까?

성장과 후속 과정에서실리콘 결정과 웨이퍼, 수많은 결정 결함이 발생할 수 있습니다. 가장 단순한 점 결함은 격자에서 원자가 누락된 쇼트키 결함이라고도 알려진 공극입니다. 공석은 도펀트의 확산 속도에 따라 도핑 공정에 영향을 미칩니다.단결정 실리콘공석 수의 함수입니다. 여분의 원자가 정상적인 격자 위치 사이에 위치를 차지하면 격자간 결함이 형성됩니다. Frenkel 결함은 interstitial 결함과 vacancy가 인접할 때 발생합니다.

격자의 기하학적 결함인 전위는 결정을 끌어당기는 과정으로 인해 발생할 수 있습니다. 동안웨이퍼제조 과정에서 전위는 불균일한 가열 또는 냉각, 격자로의 도펀트 확산, 필름 증착 또는 핀셋의 외부 힘과 같은 과도한 기계적 응력과 관련이 있습니다. 그림 6은 두 가지 전위 결함의 예를 보여줍니다.

그림 6: 실리콘 결정의 전위 다이어그램

트랜지스터 및 기타 마이크로 전자 부품이 이 표면에서 제조되므로 웨이퍼 표면의 결함 및 전위 밀도는 최소화되어야 합니다. 실리콘의 표면 결함은 전자를 분산시켜 저항을 증가시키고 부품 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 결함웨이퍼표면은 집적 회로 칩의 수율을 감소시킵니다. 각 결함에는 불순물 원자를 가두어 이동을 방지하는 매달린 실리콘 결합이 있습니다. 웨이퍼 뒷면에 의도적인 결함을 만들어 웨이퍼 내부의 오염물질을 포착합니다.웨이퍼, 이러한 이동성 불순물이 마이크로전자 부품의 정상적인 작동에 영향을 미치는 것을 방지합니다.**

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