Productie van wafels

Naarmate de technologie vordert, neemt de vraag naarwafeltjesblijft stijgen. Momenteel zijn de reguliere afmetingen van siliciumwafels op de binnenlandse markt 100 mm, 150 mm en 200 mm. Het vergroten van de diameter van siliciumwafeltjeskan de productiekosten van elke chip verlagen, wat leidt tot een groeiende vraag naar siliciumwafels van 300 mm. Grotere diameters stellen echter ook strengere eisen aan belangrijke parameters, zoals de vlakheid van het wafeloppervlak, de controle op onzuiverheden, interne defecten en het zuurstofgehalte. Bijgevolg is de productie van wafels een primair aandachtspunt geworden van het onderzoek naar de productie van chips.

Voordat we ons verdiepen in de productie van wafels, is het essentieel om de onderliggende kristalstructuur te begrijpen.

Het verschil in de interne atomaire organisatie van materialen is een cruciale factor bij het onderscheid tussen beide. Kristallijne materialen, zoals silicium en germanium, hebben atomen die in een vaste periodieke structuur zijn gerangschikt, terwijl niet-kristallijne materialen, zoals kunststoffen, deze geordende rangschikking missen. Silicium is het primaire materiaal voor wafels geworden vanwege zijn unieke structuur, gunstige chemische eigenschappen, natuurlijke overvloed en andere voordelen.

Kristallijne materialen bezitten twee niveaus van atomaire organisatie. Het eerste niveau is de structuur van individuele atomen, die een eenheidscel vormen die periodiek door het kristal wordt herhaald. Het tweede niveau verwijst naar de algehele rangschikking van deze eenheidscellen, bekend als de roosterstructuur, waarbij atomen specifieke posities binnen het rooster innemen. Het aantal atomen in de eenheidscel, hun relatieve posities en de bindingsenergie daartussen bepalen de verschillende eigenschappen van het materiaal. De siliciumkristalstructuur wordt gecategoriseerd als een diamantstructuur, bestaande uit twee sets vlakgecentreerde kubieke roosters die langs de diagonaal een kwart van de diagonale lengte verschuiven.

De kenmerken van periodiciteit en symmetrie in kristallen vereisen een eenvoudigere methode voor het beschrijven van de posities van atomen in plaats van het gebruik van een universeel driedimensionaal rechthoekig coördinatensysteem. Om de atomaire verdeling in een kristal beter te beschrijven op basis van de roosterperiodiciteit ervan, selecteren we een eenheidscel volgens drie leidende principes. Deze eenheidscel weerspiegelt effectief de periodiciteit en symmetrie van het kristal en dient als de kleinste herhalende eenheid. Zodra de atoomcoördinaten binnen de eenheidscel zijn bepaald, kunnen we gemakkelijk de relatieve posities van de deeltjes in het hele kristal afleiden. Door een coördinatensysteem op te zetten op basis van de drie randvectoren van de eenheidscel, kunnen we het proces van het beschrijven van de kristalstructuur aanzienlijk vereenvoudigen.

Een kristalvlak wordt gedefinieerd als een vlak oppervlak dat wordt gevormd door de rangschikking van atomen, ionen of moleculen in een kristal. Omgekeerd verwijst een kristalrichting naar een specifieke oriëntatie van deze atomaire arrangementen.

Kristalvlakken worden weergegeven met behulp van Miller-indices. Typisch geven haakjes () kristalvlakken aan, vierkante haakjes [] geven kristalrichtingen aan, punthaken <> duiden families van kristalrichtingen aan, en accolades {} vertegenwoordigen families van kristalvlakken. Bij de productie van halfgeleiders zijn de meest gebruikte kristalvlakken voor siliciumwafels (100), (110) en (111). Elk kristalvlak bezit unieke eigenschappen, waardoor ze geschikt zijn voor verschillende productieprocessen.

(100) kristalvlakken worden bijvoorbeeld voornamelijk gebruikt bij de vervaardiging van MOS-apparaten vanwege hun gunstige oppervlakte-eigenschappen, die de controle over de drempelspanning vergemakkelijken. Bovendien zijn wafers met (100) kristalvlakken gemakkelijker te hanteren tijdens de verwerking en hebben ze relatief vlakke oppervlakken, waardoor ze ideaal zijn voor het produceren van grootschalige geïntegreerde schakelingen. Daarentegen worden (111) kristalvlakken, die een hogere atomaire dichtheid en lagere groeikosten hebben, vaak gebruikt in bipolaire apparaten. Deze vlakken kunnen worden bereikt door de kristalrichting tijdens het groeiproces zorgvuldig te beheren door de juiste richting van het kiemkristal te selecteren.

Het kristalvlak (100) is evenwijdig aan de Y-Z-as en snijdt de X-as op het punt waar de eenheidswaarde 1 is. Het kristalvlak (110) snijdt zowel de X- als de Y-as, terwijl het kristalvlak (111) de alle drie de assen: X, Y en Z.

Vanuit structureel perspectief vormt het kristalvlak (100) een vierkante vorm, terwijl het kristalvlak (111) een driehoekige vorm aanneemt. Als gevolg van de variaties in structuur tussen verschillende kristalvlakken, verschilt ook de manier waarop een wafel breekt. Wafers die langs <100> zijn georiënteerd, hebben de neiging in vierkante vormen te breken of breuken in een rechte hoek (90°) te creëren, terwijl wafels die langs <111> zijn georiënteerd, in driehoekige fragmenten breken.

Gezien de unieke chemische, elektrische en fysische eigenschappen die verband houden met de interne structuren van kristallen, heeft de specifieke kristaloriëntatie van een wafer een aanzienlijke invloed op de algehele prestaties ervan. Daarom is het van cruciaal belang om tijdens het bereidingsproces strikte controle te houden over de kristaloriëntatie.

Semicorex biedt hoogwaardige kwaliteithalfgeleiderwafels. Als u vragen heeft of aanvullende informatie nodig heeft, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen.

Neem contact op met telefoonnummer +86-13567891907

E-mail: sales@semicorex.com