硅晶圆工艺中的晶体晶向小知识

发布网友发布时间：2024-09-15 01:52

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热心网友时间：2024-11-08 12:34

在硅晶体生长之前，需要先进行Si的提纯，化学反应式为：SiO2+2C=>Si+2CO。通过将由SiO2组成的砂在碳气氛中还原，可以获得98%的粗纯度Si，即MGS。之后，盐酸处理将大部分杂质转化为氯化物形式。在氢气氛中通过蒸馏热解，MGS的纯度得到进一步提升，成为EGS（多晶硅）。

硅晶圆的制备过程包括以下步骤：1) 将未掺杂的EGS插入二氧化硅坩埚中；2) 放置掺杂剂（插入掺杂的Si碎片或元素形式的掺杂剂）；3) 将坩埚加热至真空气氛至1420摄氏度并熔化成Si掺杂剂液体形式；4) 添加晶种（, ）来生长晶体，晶种就会开始沿着该方向生长。

硅晶圆的晶格结构是立方体，具有四个等效的方向和两个等效的方向。硅晶圆的电子迁移率与其晶向有关，晶向不同，电子迁移率也不同。实验结果表明，晶向是硅晶圆中电子迁移率最高的方向，这是因为晶向的原子排列相对紧密，电子在该方向上移动时，会遇到比较少的阻碍，因此电子迁移率高。而晶向的原子排列比较宽松，电子在该方向上移动时，会受到许多阻碍，所以电子迁移率较低。

硅晶圆通常沿着晶向切割。因为硅晶圆在晶格结构方面最为稳定，在生产过程中切割成晶向硅晶片的成本较低，且该晶向的硅晶片已经有较为成熟的制造工艺和生产设施。同时，晶向硅晶片也具有优异的电学特性和较低的漏磁等特点，能够较好的适应目前集成电路的设计需求。

在晶圆的生产过程中，通常会先在所生长的晶圆上划下标记，标记的方向就是晶圆的生长取向。之后，晶圆需要进行机械切割，将其切成薄片。切割的方向应选为与生长方向相同。主要的原因是：1) 硅晶圆的生长方向和切割方向一致，使得晶圆内部结构和性质均匀，提高了生产效率和产品质量。2) 不同方向的硅晶划痕和加工难度不同，不同方向的硅晶片也会有不同的物理特性，如果切割方向与生长方向不同，可能会导致硅晶片表面失真，影响晶体管等电子元器件的性能。

在硅晶圆片的制造和加工中，通常会在圆形表面上切割或研磨一个小的平面区域，这个区域被称为flat zones（“切平区”或“研磨平面”）。flat zones通常被切割成矩形或大致矩形的形状，且位于晶圆周边的某个特定位置，这个位置的准确定义取决于晶圆的规格和设计。

硅晶圆片上的notch（“凹槽标记”）是用来标记晶圆方向和晶向的，通常位于晶圆的平边上。notch是晶圆制造过程中切割晶片时留下的痕迹。notch的位置和形状不同，取决于晶片的制造者的规范。它可以是一个V形或U形凹槽，也可以是其他形状，甚至可以是一段切口。