सिलिकॉन वेफर्स में क्रिस्टल ओरिएंटेशन और दोष

सिलिकॉन के क्रिस्टल अभिविन्यास को क्या परिभाषित करता है?

की मूल क्रिस्टल इकाई कोशिकामोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनजिंक मिश्रण संरचना है, जिसमें प्रत्येक सिलिकॉन परमाणु चार पड़ोसी सिलिकॉन परमाणुओं के साथ रासायनिक रूप से बंधता है। यह संरचना मोनोक्रिस्टलाइन कार्बन हीरे में भी पाई जाती है। 

चित्र 2:की यूनिट सेलमोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनसंरचना

क्रिस्टल ओरिएंटेशन को मिलर इंडेक्स द्वारा परिभाषित किया गया है, जो x, y और z अक्षों के चौराहे पर दिशात्मक विमानों का प्रतिनिधित्व करता है। चित्र 2 घन संरचनाओं के <100> और <111> क्रिस्टल अभिविन्यास विमानों को दर्शाता है। विशेष रूप से, <100> विमान एक वर्गाकार विमान है जैसा कि चित्र 2(ए) में दिखाया गया है, जबकि <111> विमान त्रिकोणीय है, जैसा कि चित्र 2(बी) में दर्शाया गया है।

चित्र 2: (ए) <100> क्रिस्टल ओरिएंटेशन प्लेन, (बी) <111> क्रिस्टल ओरिएंटेशन प्लेन

एमओएस उपकरणों के लिए <100> ओरिएंटेशन को प्राथमिकता क्यों दी जाती है?

<100> ओरिएंटेशन का उपयोग आमतौर पर एमओएस उपकरणों के निर्माण में किया जाता है।

चित्र 3: <100> ओरिएंटेशन प्लेन की जाली संरचना

<111> ओरिएंटेशन अपने उच्च परमाणु विमान घनत्व के कारण BJT उपकरणों के निर्माण के लिए अनुकूल है, जो इसे उच्च-शक्ति उपकरणों के लिए उपयुक्त बनाता है। जब <100> वेफर टूटता है, तो टुकड़े आम तौर पर 90° के कोण पर बनते हैं। इसके विपरीत, <111>वफ़रटुकड़े 60° त्रिकोणीय आकार में दिखाई देते हैं।

चित्र 4: <111> ओरिएंटेशन प्लेन की जाली संरचना

क्रिस्टल की दिशा कैसे निर्धारित की जाती है?

दृश्य पहचान: आकृति विज्ञान के माध्यम से भेदभाव, जैसे खोदने वाले गड्ढे और छोटे क्रिस्टल पहलू।

एक्स-रे विवर्तन:मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनगीला-नक़्क़ाशी किया जा सकता है, और इसकी सतह पर दोष उन बिंदुओं पर उच्च नक़्क़ाशी दर के कारण खोदने वाले गड्ढे बना देंगे। <100> के लिएवेफर्स, KOH समाधान के साथ चयनात्मक नक़्क़ाशी के परिणामस्वरूप चार-तरफा उल्टे पिरामिड के समान नक़्क़ाशी गड्ढे बनते हैं, क्योंकि <100> विमान पर नक़्क़ाशी दर <111> विमान की तुलना में तेज़ है। <111> के लिएवेफर्स, खोदे गए गड्ढे टेट्राहेड्रोन या तीन-तरफा उल्टे पिरामिड का आकार लेते हैं।

चित्र 5: <100> और <111> वेफर्स पर गड्ढे खोदें

सिलिकॉन क्रिस्टल में सामान्य दोष क्या हैं?

के विकास और उसके बाद की प्रक्रियाओं के दौरानसिलिकॉन क्रिस्टल और वेफर्स, कई क्रिस्टल दोष हो सकते हैं। सबसे सरल बिंदु दोष एक रिक्ति है, जिसे शोट्की दोष के रूप में भी जाना जाता है, जहां जाली से एक परमाणु गायब है। डोपेंट की प्रसार दर के कारण रिक्तियां डोपिंग प्रक्रिया को प्रभावित करती हैंमोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉनरिक्तियों की संख्या का एक कार्य है. एक अंतरालीय दोष तब बनता है जब एक अतिरिक्त परमाणु सामान्य जाली साइटों के बीच एक स्थान रखता है। फ्रेंकेल दोष तब उत्पन्न होता है जब एक अंतरालीय दोष और एक रिक्ति आसन्न होती है।

क्रिस्टल खींचने की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप अव्यवस्थाएं, जाली में ज्यामितीय दोष हो सकते हैं। दौरानवफ़रविनिर्माण, अव्यवस्थाएं अत्यधिक यांत्रिक तनाव से संबंधित हैं, जैसे असमान हीटिंग या शीतलन, जाली में डोपेंट प्रसार, फिल्म जमाव, या चिमटी से बाहरी बल। चित्र 6 दो अव्यवस्था दोषों के उदाहरण प्रदर्शित करता है।

चित्र 6: सिलिकॉन क्रिस्टल का विस्थापन आरेख

वेफर सतह पर दोषों और अव्यवस्थाओं का घनत्व न्यूनतम होना चाहिए, क्योंकि ट्रांजिस्टर और अन्य माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटक इसी सतह पर निर्मित होते हैं। सिलिकॉन में सतह दोष इलेक्ट्रॉनों को बिखेर सकते हैं, प्रतिरोध बढ़ा सकते हैं और घटक प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं। पर दोषवफ़रसतह एकीकृत सर्किट चिप्स की उपज को कम करती है। प्रत्येक दोष में कुछ लटकते सिलिकॉन बंधन होते हैं, जो अशुद्ध परमाणुओं को फँसाते हैं और उनकी गति को रोकते हैं। वेफर के पिछले हिस्से में जानबूझकर दोष अंदर के प्रदूषकों को पकड़ने के लिए बनाए गए हैंवफ़र, इन मोबाइल अशुद्धियों को माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक घटकों के सामान्य संचालन को प्रभावित करने से रोकता है।**

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