Kiekkojen valmistus

Tekniikan kehittyessä kysyntäävohveleitajatkaa nousuaan. Tällä hetkellä piikiekkojen pääkoot kotimarkkinoilla ovat 100 mm, 150 mm ja 200 mm. Piin halkaisijan lisääminenvohveleitavoi vähentää kunkin sirun valmistuskustannuksia, mikä johtaa 300 mm:n piikiekkojen kasvavaan kysyntään. Suuremmat halkaisijat asettavat kuitenkin myös tiukempia vaatimuksia avainparametreille, kuten kiekkojen pinnan tasaisuudelle, epäpuhtauksien jäämien hallitukselle, sisäisille vikoille ja happipitoisuudelle. Tämän seurauksena kiekkojen valmistuksesta on tullut sirutuotannon tutkimuksen ensisijainen painopiste.

Ennen kiekkojen valmistukseen ryhtymistä on tärkeää ymmärtää taustalla oleva kiderakenne.

Materiaalien sisäisen atomiorganisaation ero on ratkaiseva tekijä niiden erottamisessa. Kiteisillä materiaaleilla, kuten piillä ja germaniumilla, on atomit järjestetty kiinteään jaksoittaiseen rakenteeseen, kun taas ei-kiteisistä materiaaleista, kuten muovista, tämä järjestynyt järjestely puuttuu. Pii on noussut kiekkojen päämateriaaliksi ainutlaatuisen rakenteensa, suotuisten kemiallisten ominaisuuksiensa, luonnollisen runsauden ja muiden etujensa ansiosta.

Kiteisillä materiaaleilla on kaksi atomiorganisaatiotasoa. Ensimmäinen taso on yksittäisten atomien rakenne, joka muodostaa yksikkösolun, joka toistuu ajoittain läpi kiteen. Toinen taso viittaa näiden yksikkösolujen yleiseen järjestelyyn, joka tunnetaan nimellä hilarakenne, jossa atomit ovat tietyissä paikoissa hilassa. Yksikkösolun atomien lukumäärä, niiden suhteellinen sijainti ja niiden välinen sitoutumisenergia määräävät materiaalin erilaiset ominaisuudet. Piikiderakenne luokitellaan timanttirakenteeksi, joka koostuu kahdesta kasvokeskittyneestä kuutiohilasta, jotka on siirretty diagonaalia pitkin neljäsosan diagonaalin pituudesta.

Kiteiden jaksollisuuden ja symmetrian ominaisuudet edellyttävät yksinkertaisempaa menetelmää atomien sijainnin kuvaamiseen yleisen kolmiulotteisen suorakaiteen muotoisen koordinaattijärjestelmän käyttämisen sijaan. Jotta kiteen atomijakaumaa voitaisiin kuvata paremmin sen hilajaksoisuuden perusteella, valitsemme yksikkösolun kolmen ohjaavan periaatteen mukaisesti. Tämä yksikkökenno heijastaa tehokkaasti kiteen jaksollisuutta ja symmetriaa ja toimii pienimpänä toistuvana yksikkönä. Kun yksikkösolun atomikoordinaatit on määritetty, voimme helposti päätellä hiukkasten suhteelliset paikat koko kiteessä. Muodostamalla yksikkösolun kolmeen reunavektoriin perustuva koordinaattijärjestelmä voimme yksinkertaistaa kiderakenteen kuvausta merkittävästi.

Kiteen taso määritellään tasaiseksi pinnaksi, joka muodostuu atomien, ionien tai molekyylien järjestelystä kiteen sisällä. Sitä vastoin kidesuunta viittaa näiden atomijärjestelyjen tiettyyn orientaatioon.

Kristallitasot esitetään Millerin indekseillä. Tyypillisesti sulut () tarkoittavat kidetasoja, hakasulkeet [] osoittavat kidesuuntia, kulmasulut <> tarkoittavat kidesuuntien perheitä ja kiharat {} edustavat kidetasojen perheitä. Puolijohteiden valmistuksessa piikiekkojen yleisimmin käytetyt kidetasot ovat (100), (110) ja (111). Jokaisella kidetasolla on ainutlaatuiset ominaisuudet, mikä tekee niistä soveltuvia erilaisiin tuotantoprosesseihin.

Esimerkiksi (100) kidetasoa käytetään pääasiassa MOS-laitteiden valmistuksessa niiden suotuisten pintaominaisuuksien vuoksi, jotka helpottavat kynnysjännitteen hallintaa. Lisäksi kiekkoja, joissa on (100) kidetasoa, on helpompi käsitellä käsittelyn aikana ja niillä on suhteellisen tasaiset pinnat, mikä tekee niistä ihanteellisia suurten integroitujen piirien valmistukseen. Sitä vastoin (111) kidetasoja, joilla on suurempi atomitiheys ja pienemmät kasvukustannukset, käytetään usein bipolaarisissa laitteissa. Nämä tasot voidaan saavuttaa hallitsemalla huolellisesti kidesuuntaa kasvuprosessin aikana valitsemalla siemenkiteen sopiva suunta.

(100) kidetaso on yhdensuuntainen Y-Z-akselin kanssa ja leikkaa X-akselin kohdassa, jossa yksikköarvo on 1. (110) kidetaso leikkaa sekä X- että Y-akselit, kun taas (111) kidetaso leikkaa kaikki kolme akselia: X, Y ja Z.

Rakenteellisessa perspektiivissä kidetaso (100) muodostaa neliön muodon, kun taas (111) kidetaso ottaa kolmion muodon. Eri kidetasojen rakenteen vaihteluista johtuen myös tapa, jolla kiekko rikkoutuu, vaihtelee. <100>-suunnassa suuntautuneet kiekot pyrkivät murtumaan neliön muotoihin tai luomaan katkeamia suorassa kulmassa (90°), kun taas <111>-suuntaan suuntautuneet kiekot hajoavat kolmiomaisiksi paloiksi.

Kun otetaan huomioon kiteiden sisäisiin rakenteisiin liittyvät ainutlaatuiset kemialliset, sähköiset ja fysikaaliset ominaisuudet, kiekon erityinen kidesuuntaus vaikuttaa merkittävästi sen yleiseen suorituskykyyn. Tästä syystä on ratkaisevan tärkeää ylläpitää tiukkaa valvontaa kiteen orientaatioon valmistusprosessin aikana.

Semicorex tarjoaa korkealaatuistapuolijohdekiekot. Jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset lisätietoja, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä.

Puhelinnumero +86-13567891907

Sähköposti: sales@semicorex.com