Blog Ayrıntıları

Silikon plakalarıBu özellikler mekanik hizalanma yardımcıları gibi görünebilirken, bu özellikler genellikle mekanik hizalanma yardımcıları gibi görünür.Gerçek fonksiyonları kristallografiktir.Modern yarı iletken imalatında, wafer yönelimi, oksidasyonu, kazımı, iyon ekimini, stres mühendisliğini ve taşıyıcı taşımacılığını doğrudan etkileyen temel bir fiziksel değişkendir. This article explains why orientation marking is indispensable for single-crystal silicon wafers and why flats and notches are essential for maintaining atomic-scale process control in nanometer-scale devices.

1Silikon levhalar izotrop malzemeler değildir.

Silikon levha, eşcinsel bir madde diski değildir; yüksek derecede düzenli bir elmas-kubik ızgara ile tek bir kristaldir.ve (111) ⇒ Farklı atomik düzlem yoğunluklarını ve bağ geometrisini temsil eder.

Bu kristallografik yönler birçok fiziksel ve kimyasal özelliği belirler:

• Yüzey enerjisi

• Oksidasyon kinetiği

• Anizotropik ıslak ve kuru kazım oranları

• İyon kanallama olasılığı

• Taşıyıcı hareketliliği anisotropisi

• Kusur yayılma ve kayma sistemleri

Bu nedenle, bir silikon levha sadece bir substrat değildir; yönlü bir fiziksel sistemdir.

2Dairesel bir waferin içsel koordinat sistemi yoktur.

Mükemmel bir disk sonsuz bir dönme simetrisine sahiptir. Dış bir referans olmadan, hiçbir fiziksel süreç bir düzlem yönünü diğerinden ayırt edemez.

Bununla birlikte, yarı iletken imalatı, her levhanın kristal ızgarasına göre iyi tanımlanmış bir düzlem yönüne sahip olmasını gerektirir.

• İyon ekimi kontrolsüz bir şekilde yönlendirilir.

• Çizim cihazlar arasında değişir.

• Stres mühendisliği yönsel tutarlılığı kaybeder.

• Transistor hareketliliği wafer boyunca istatistiksel olarak değişir

Dolayısıyla, bir silikon levha sabit bir kristallografik ekseni tanımlayan bir simetri kırma özelliği içermelidir.

3Düz veya çentik bir kristallografik referans çerçevesi oluşturur.

Düzlükler ve çentikler, mikroskobik kristal yöneliminin makroskobik kodlamaları olarak hizmet eder.

Tek kristal küpten wafer dilimleme sırasında, üreticinin kesimi hizalandırması:

• Düz veya çentik belirli bir kristal yönüne paralel (örneğin, 110 ′′ veya 100 ′′)

• Wafer yüzey düzlemi (örneğin, (100)) ve düzlem içi yön tek bir şekilde tanımlanmıştır

Bu, başka bir şekilde rotasyonel olarak simetrik bir nesneyi yönlü endeksli bir substrat haline dönüştürür.

Her üretim aracı -litografi, implantasyon, kazım, CMP ve metroloji- işlemlerini kristal ızgara ile hizalamak için bu referansı kullanır.

4. Neden nanometre ölçeğinde yönelim önemlidir

Modern CMOS, FinFET ve kapı çevresindeki (GAA) cihazlar, atomik ölçekli fiziğin egemen olduğu rejimlerde çalışır.

Kristal yöneliminin neden kilitlenmesi gerektiğini gösteren birkaç örnek:

4.1 İyon ekimi

Dopant iyonları düşük endeksli kristal kanallar boyunca derinlere seyahat edebilir.

4.2 Anizotropik kazım

Silikon kazım oranları (100), (110) ve (111) düzlemler arasında önemli ölçüde farklılık gösterir.

4.3 Taşıyıcı hareketliliği

Silikondaki elektron ve delik hareketliliği yöne bağlıdır. Cihazın performansı, kanalları belirli kristal yönleri boyunca hizalayarak optimize edilir.

Sabit bir wafer referansı olmadan, bu parametrelerin hiçbiri nanometre düzeyinde tekrarlanabilirlikle kontrol edilemez.

5Neden modern waferler düz yerine çentik kullanıyor?

İlk waferler (4 ′′ 6 inç) uzun düzler kullanıyordu. Wafer çapları 200 mm ve 300 mm'ye yükseldikçe, endüstri fiziksel ve ekonomik nedenlerden dolayı çentikleri benimsedi:

• Bir çentik çok daha az kenar alanı işgal eder, kullanılabilir ölçek sayısını artırır

• Mekanik simetriyi korur ve waferin kullanımını iyileştirir.

• Robotik ve optik hizalama sistemleri için tespit etmek daha kolaydır

• Wafer çevresinde gerginlik alanlarını çarpıtmaz.

Bu nedenle, çentik, otomatik fabrikalar için optimize edilmiş yüksek hassasiyetli bir kristallografik işaretçidir.

6Düz veya çentik, atomlar ve makineler arasındaki köprüdür.

Gelişmiş yarı iletken üretiminde, nanometre ölçekli fiziksel fenomenler milimetre ölçekli mekanik sistemlerle hizalandırılmalıdır.

Düz veya çentik bu çeviriyi yapar:
Atomlu ızgarayı fabrika koordinat sistemine bağlar.

Bu olmadan, modern litografi, kazım, implantasyon ve sıvı mühendisliği fiziksel referans çerçevesini kaybederdi.

Sonuçlar

Silikon levha üzerindeki düz veya çentik mekanik bir eser değil, kristalografik bir çapa.

Her transistörün, her kanalın ve her atom katmanının silikon ızgara ile sabit bir ilişkiye sahip olmasını sağlar.Aygıt boyutlarının birkaç düzine atoma yaklaştığı bir çağda, bu minik geometrik özellik tüm yarı iletken ekosisteminde en kritik yapılardan biri haline gelir.