硅片是大多数芯片的载体。但是一块硅片中却隐藏了很多不为人知的细节,比如:硅片有哪几种晶向?有几种定位边?定位边是如何定位的?定位边与定位槽有什么区别?等等。今天就来详细讲解一下。
什么是定位边/槽?
8inch以上(含)硅片用来定位的是定位槽(notch),8inch以下的硅片用来定位的是定位边(flat)。 硅片定位边是硅晶圆的一个短边,而定位槽是边缘部分的一个半圆或V形的缺口。
定位槽/边是如何制作的?
当用CZ法拉出晶锭后,需要切掉两端,然后将硅柱径向研磨得到合适的直径,之后再对硅柱的某一部分进行研磨,得到定位边,最后用线锯或内圆切割机将硅柱切为一片一片的硅片。
与晶向&掺杂的关系
一般只有定位边具有指示晶向和掺杂类型的作用,根据定位边的位置与数量来确定硅片的晶向和掺杂类型。而定位槽会在硅片的底部,一般无法通过定位槽直观地看出晶向与掺杂类型。常见的晶向为<100>,<110>,<111>,而掺杂类型则为N型与P型。
一块硅片定位边的数量为一条或两条。只有一条定位边的硅片类型为P型<111>。如果硅片有两条定位边,那么一条长的定位边为主定位边,短一点的为次定位边。主定位边主要便于硅片在半导体工序中对位,而次定位边则标明晶向和掺杂类型。主定位边在硅片的下部,而次定位边的位置则不固定,随着晶圆的晶向和掺杂类型的变化而变化。
一般2inch的主定位边长度为15.8mm,4inch硅片主定位边长度为32.5mm,6inch硅片主定位边为57.5mm。 当主定位边与次定位边夹角为45°时,硅片类型为n型<111>;当主定位边与次定位边夹角为90°时,硅片类型为p型<100>;当主定位边与次定位边夹角为180°时,硅片类型为n型<100>。由于<110>晶向不是主流的硅片晶向,因此没有一个标准来表示,可以根据硅片供应商自己的标准来表示<110>晶向。
晶向对半导体工艺的影响
在(100)晶面上,硅原子的排列是四方的,而在(111)晶面上,硅原子的排列是六方的。由于(111)晶面的硅原子更为紧密,其化学反应性相对较低,而(100)晶面则相反,其化学反应性较高。 因此,(100)晶面的硅比(111)晶面的硅刻蚀得更快,而(111)晶面的氧化速率通常低于(100)晶面。
硅片的掺杂浓度对半导体工艺的影响
在刻蚀工序中,掺杂剂增加了硅的导电性,使其更容易受到电化学刻蚀的影响。不同的掺杂浓度会导致不同的刻蚀速率,高掺杂的硅通常刻蚀得更快。 在扩散工序中,硅片的掺杂浓度也会影响掺杂剂在硅中的扩散速率。高掺杂的硅会导致掺杂剂扩散得更深。
审核编辑:刘清
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