硅片不同晶向的区别

文章来源：Tom聊芯片智造

原文作者：Tom

本文简单介绍了硅片不同晶向的区别。

什么是晶向？

简单来说：晶向就是晶体内部原子沿某种方向排列的“路径”。晶向通常用方括号 [hkl] 表示方向，用圆括号 (hkl) 表示平面，而表示晶向族。

如下图，[100]表示沿晶格x轴方向,[110]表示沿对角线方向（x+y），[111]表示沿空间对角线方向（x+y+z）。<100>是晶向族，所有等价的[100]类方向。<100>是垂直于晶面（100）的。

晶向为何如此重要？

不同晶向下每个方向对应着不同密度、原子间距、结合强度，宏观上来看，晶体的物理和化学性质会明显不同。主要体现在：

1，缺陷密度不同， 一些晶面如 (111) 的表面状态缺陷密度较低；

2，表面光滑度，像 (100) 这样的表面往往更平坦和光滑；

3，掺杂剂溶解度，掺杂原子根据取向的不同可以以不同方式嵌入晶格中；

4，蚀刻速率，湿法和干法蚀刻速率在不同晶面上差异显著；

5，外延生长，外延生长的质量和速度取决于晶面；

如何确定硅片晶向？

如上图，4，6寸硅片一般有大小flat，用于定位与定向。

不同晶向的应用？

<100>硅片占总硅片生产的大部分，几乎所有先进的 CMOS 逻辑芯片都标准化使用硅<100>硅片.DRAM,SRAM,闪存也主要用<100>晶向的硅片。

<110>晶圆仅占晶圆生产的约 5%，RF射频或功率器件偶尔会用到该晶向硅片。而 MEMS 工艺经常使用<110>、<111>或其他根据应用定制的特殊方向的硅片。