Детали блога

Кремниевые пластинкиВместо этого они содержат плоский край (плоский) или небольшое отверстие (зарезка).Их истинная функция - кристаллографическая.В современном полупроводниковом изготовлении ориентация пластинки является фундаментальной физической переменной, которая напрямую влияет на окисление, гравировку, имплантацию ионов, напряженную инженерию и транспорт носителя. 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.

1Кремниевые пластины не изотопные материалы.

Кремниевая пластина не является однородным диском материи; это один кристалл с высоко упорядоченной бриллиантово-кубической решеткой.и (111) ′ представляют собой различные плоскости атомной плоскости и геометрию связей.

Эти кристаллографические направления определяют множество физических и химических свойств:

• Энергия поверхности

• Кинетика окисления

• Анизотропные скорости влажного и сухого гравирования

• Вероятность ионного канала

• Анизотропия подвижности носителя

• Системы распространения и скольжения дефектов

Поэтому кремниевая пластина - это не просто субстрат, это направленная физическая система.

2Круговая пластина не имеет внутренней системы координат.

Идеальный диск имеет бесконечную ротационную симметрию. Без внешней ссылки никакой физический процесс не может отличить одно направление в плоскости от другого.

Тем не менее, производство полупроводников требует, чтобы у каждой пластины была четко определенная ориентация в плоскости относительно ее кристаллической решетки.

• Ионная имплантация будет испытывать неконтролируемое каналирование

• Этировка будет варьироваться по устройствам

• Стрессовая инженерия потеряет направленную согласованность

• Мобильность транзистора будет варьироваться статистически по вафле

Таким образом, кремниевая пластина должна включать в себя симметрию, которая определяет фиксированную кристаллографическую ось.

3Плоскость или выемка создает кристаллографическую систему отсчета

Плоскости и вырезки служат макроскопическими кодировками микроскопической кристаллической ориентации.

Во время нарезания пластинки из однокристаллического шарика производитель выравнивает разрез так, чтобы:

• Плоскость или выемка параллельна конкретному направлению кристалла (например, 110 ′′ или 100 ′′)

• Плоскость поверхности пластины (например, (100)) и направление в плоскости однозначно определены

Это преобразует в противном случае вращающе-симметричный объект в направленно индексированный субстрат.

Каждый инструмент производства - литография, имплантация, гравировка, CMP и метрология - использует эту ссылку для согласования своих операций с кристаллической решеткой.

4Почему ориентация имеет значение в нанометровом масштабе

Современные устройства CMOS, FinFET и Gate-all-around (GAA) работают в режимах, где доминирует физика атомного масштаба.

Несколько примеров иллюстрируют, почему ориентация кристаллов должна быть заблокирована:

4.1 Имплантация ионов

Ионы допантов могут путешествовать глубоко по кристаллическим каналам с низким индексом.

4.2 Анизотропная гравировка

Уровень гравировки кремния существенно отличается между (100), (110) и (111) плоскостями.

4.3 Подвижность носителя

Мобильность электронов и отверстий в кремнии зависит от направления.

Без фиксированной ссылки на пластину ни один из этих параметров не может контролироваться с повторяемостью на нанометровом уровне.

5Почему современные пластины используют вырезки вместо плоских

Ранние пластины (4 ′′ 6 дюймов) использовали длинные плоские пластины.

• Взлом занимает гораздо меньше площади края, увеличивая количество полезных штампов

• Он сохраняет механическую симметрию, улучшая обработку пластины

• Это легче для роботизированных и оптических систем выравнивания обнаружить

• Это не искажает напряженные поля на периметре пластины

Таким образом, выемка представляет собой высокоточный кристаллографический маркер, оптимизированный для автоматизированных заводов.

6Плоскость или выемка - это мост между атомами и машинами.

В продвинутом полупроводниковом производстве физические явления в нанометровом масштабе должны быть согласованы с механическими системами в миллиметровом масштабе.

Плоскость или выемка выполняет следующий перевод:
Он соединяет атомную решетку с фабричной системой координат.

Без него современная литография, гравировка, имплантация и стремная инженерия потеряли бы свою физическую систему отсчета.

Заключение

Плоскость или выемка на кремниевой пластине - это не механический артефакт, это кристаллографическое якорь.

Он гарантирует, что каждый транзистор, каждый канал и каждый атомный слой построены в фиксированном отношении к кремниевой решетке.В эпоху, когда размеры устройств приближаются к размеру нескольких десятков атомов, эта крошечная геометрическая особенность становится одной из наиболее важных структур во всей полупроводниковой экосистеме.