Sản xuất wafer

Khi công nghệ tiến bộ, nhu cầu vềbánh xốptiếp tục tăng lên. Hiện nay, kích thước phổ biến của tấm silicon ở thị trường trong nước là 100mm, 150mm và 200mm. Tăng đường kính của siliconbánh xốpcó thể giảm chi phí sản xuất mỗi con chip, dẫn đến nhu cầu ngày càng tăng về tấm silicon 300mm. Tuy nhiên, đường kính lớn hơn cũng đặt ra các yêu cầu khắt khe hơn về các thông số chính, chẳng hạn như độ phẳng bề mặt tấm bán dẫn, kiểm soát vết tạp chất, khuyết tật bên trong và hàm lượng oxy. Do đó, sản xuất tấm bán dẫn đã trở thành trọng tâm nghiên cứu chính trong sản xuất chip.

Trước khi đi sâu vào sản xuất tấm bán dẫn, điều cần thiết là phải hiểu cấu trúc tinh thể cơ bản.

Sự khác biệt trong tổ chức nguyên tử bên trong của vật liệu là yếu tố quan trọng để phân biệt giữa chúng. Các vật liệu kết tinh, chẳng hạn như silicon và germani, có các nguyên tử được sắp xếp theo cấu trúc tuần hoàn cố định, trong khi các vật liệu không kết tinh, như nhựa, thiếu sự sắp xếp có trật tự này. Silicon đã nổi lên như một vật liệu chính cho tấm wafer nhờ cấu trúc độc đáo, tính chất hóa học thuận lợi, sự phong phú về mặt tự nhiên và các ưu điểm khác.

Vật liệu tinh thể có hai cấp độ tổ chức nguyên tử. Cấp độ đầu tiên là cấu trúc của từng nguyên tử, tạo thành một ô đơn vị được lặp lại định kỳ trong toàn bộ tinh thể. Cấp độ thứ hai đề cập đến sự sắp xếp tổng thể của các ô đơn vị này, được gọi là cấu trúc mạng, trong đó các nguyên tử chiếm các vị trí cụ thể trong mạng. Số lượng nguyên tử trong ô đơn vị, vị trí tương đối của chúng và năng lượng liên kết giữa chúng quyết định các tính chất khác nhau của vật liệu. Cấu trúc tinh thể silicon được phân loại là cấu trúc kim cương, bao gồm hai bộ mạng lập phương tâm mặt lệch dọc theo đường chéo bằng 1/4 chiều dài đường chéo.

Các đặc điểm về tính tuần hoàn và tính đối xứng trong tinh thể đòi hỏi một phương pháp đơn giản hơn để mô tả vị trí của các nguyên tử thay vì sử dụng hệ tọa độ hình chữ nhật ba chiều phổ quát. Để mô tả rõ hơn sự phân bố nguyên tử trong tinh thể dựa trên tính tuần hoàn mạng tinh thể của nó, chúng tôi chọn một ô đơn vị theo ba nguyên tắc hướng dẫn. Ô đơn vị này phản ánh hiệu quả tính tuần hoàn và tính đối xứng của tinh thể và đóng vai trò là đơn vị lặp lại nhỏ nhất. Khi tọa độ nguyên tử trong ô đơn vị được xác định, chúng ta có thể dễ dàng suy ra vị trí tương đối của các hạt trong toàn bộ tinh thể. Bằng cách thiết lập hệ tọa độ dựa trên ba vectơ cạnh của ô đơn vị, chúng ta có thể đơn giản hóa đáng kể quá trình mô tả cấu trúc tinh thể.

Mặt phẳng tinh thể được định nghĩa là một bề mặt phẳng được hình thành do sự sắp xếp của các nguyên tử, ion hoặc phân tử trong tinh thể. Ngược lại, hướng tinh thể đề cập đến hướng cụ thể của các sắp xếp nguyên tử này.

Các mặt phẳng tinh thể được biểu diễn bằng chỉ số Miller. Thông thường, dấu ngoặc đơn () biểu thị các mặt phẳng tinh thể, dấu ngoặc vuông [] biểu thị các hướng tinh thể, dấu ngoặc nhọn <> biểu thị các họ hướng tinh thể và dấu ngoặc nhọn {} biểu thị các họ mặt phẳng tinh thể. Trong sản xuất chất bán dẫn, các mặt phẳng tinh thể được sử dụng phổ biến nhất cho tấm silicon là (100), (110) và (111). Mỗi mặt phẳng tinh thể sở hữu những đặc điểm riêng, khiến chúng phù hợp với các quy trình sản xuất khác nhau.

Ví dụ, (100) mặt phẳng tinh thể được sử dụng chủ yếu trong sản xuất thiết bị MOS do đặc tính bề mặt thuận lợi của chúng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát điện áp ngưỡng. Ngoài ra, các tấm bán dẫn có (100) mặt phẳng tinh thể dễ xử lý hơn trong quá trình xử lý và có bề mặt tương đối phẳng, khiến chúng trở nên lý tưởng để sản xuất các mạch tích hợp quy mô lớn. Ngược lại, (111) mặt phẳng tinh thể, có mật độ nguyên tử cao hơn và chi phí tăng trưởng thấp hơn, thường được sử dụng trong các thiết bị lưỡng cực. Những mặt phẳng này có thể đạt được bằng cách quản lý cẩn thận hướng tinh thể trong quá trình tăng trưởng bằng cách chọn hướng thích hợp của tinh thể hạt.

Mặt phẳng tinh thể (100) song song với trục Y-Z và cắt trục X tại điểm có giá trị đơn vị là 1. Mặt phẳng tinh thể (110) cắt cả trục X và Y, trong khi mặt phẳng tinh thể (111) giao nhau cả ba trục: X, Y và Z.

Ở góc độ cấu trúc, mặt phẳng tinh thể (100) tạo thành hình vuông, trong khi mặt phẳng tinh thể (111) có hình tam giác. Do sự khác nhau về cấu trúc giữa các mặt phẳng tinh thể khác nhau nên cách thức mà một tấm wafer bị vỡ cũng khác nhau. Các tấm wafer được định hướng dọc theo <100> có xu hướng vỡ thành các hình vuông hoặc tạo ra các vết đứt ở góc vuông (90°), trong khi các tấm wafer được định hướng dọc theo <111> sẽ vỡ thành các mảnh hình tam giác.

Với các đặc tính hóa học, điện và vật lý độc đáo liên quan đến cấu trúc bên trong của tinh thể, hướng tinh thể cụ thể của tấm bán dẫn tác động đáng kể đến hiệu suất tổng thể của nó. Do đó, điều quan trọng là duy trì sự kiểm soát chặt chẽ hướng tinh thể trong quá trình chuẩn bị.

Semicorex cung cấp chất lượng caotấm bán dẫn. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần thêm chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Số điện thoại liên hệ +86-13567891907

Email: sales@semicorex.com