ஏன் உள்ளது<100>ஓரியண்டட் மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் செமிகண்டக்டர் தொழில்துறைக்கான "உகந்த தேர்வு"?

செமிகண்டக்டர் உற்பத்தியில், செமிகண்டக்டர் சிப் செயல்திறனை நேரடியாகத் தீர்மானிக்கிறது. மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் ஒரு வைர கன படிக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. படிக அச்சுகளுடன் வெவ்வேறு கோணங்களை உருவாக்கும் திசைகளில் வெட்டப்பட்டால், குறிப்பிட்ட அணு அமைப்புகளுடன் கூடிய படிக விமானங்கள் வெளிப்படும். ⟨100⟩, ⟨110⟩ மற்றும் ⟨111⟩ ஆகிய மூன்று முதன்மை நோக்குநிலைகளில், ⟨100⟩ நோக்குநிலையானது குறைக்கடத்தி துறையில் 93%க்கும் அதிகமான சந்தைப் பங்கைக் கொண்டு ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது (12-இன்ச் சிலிக்கான் செதில்களுக்கு 98% வரை). ஏறக்குறைய இந்த மேலாதிக்க நிலையானது மின் செயல்திறன் மற்றும் செயல்முறை இணக்கத்தன்மையின் ஒருங்கிணைந்த விளைவுகளின் விளைவாகும்.

1. மின் செயல்திறன்: இடைமுக நிலை அடர்த்தி மற்றும் கேரியர் மொபிலிட்டியின் இரட்டை நன்மைகள்

1.1 குறைந்த இடைமுக நிலை அடர்த்தி

CMOS சாதனங்கள் இடைமுக நிலைகளுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. ⟨100⟩ நோக்குநிலையானது மூன்று முக்கிய படிக நோக்குநிலைகளில் மிகக் குறைந்த மேற்பரப்பு நிலை அடர்த்தியை வெளிப்படுத்துகிறது. குறைந்த இடைமுக நிலை அடர்த்தி MOS சாதனங்களின் நுழைவு மின்னழுத்தத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது, இது ⟨100⟩ செதில்கள் MOS ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளுக்கு அடி மூலக்கூறுகளாகச் செயல்படுவதற்கான முக்கியக் காரணம்.

அணு அளவில், ⟨100⟩ விமானத்தில் உள்ள அணுக்கள் மேற்பரப்பு தொங்கும் பிணைப்புகளின் குறைந்தபட்ச அடர்த்தியுடன் ஒரு சதுர லட்டியை உருவாக்குகின்றன. கேட் ஆக்சைடுடன் உருவாக்கப்பட்ட (100)/(100) இடைமுகம் சிறந்த இடைமுகத் தரத்தை வழங்குகிறது. மாறாக, ⟨111⟩ விமானம் அதிக அணு பேக்கிங் அடர்த்தியைக் கொண்டிருந்தாலும் (7.83×10¹⁴ அணுக்கள்/செமீ²), இது மேற்பரப்பு தொங்கும் பிணைப்புகளின் அதிக அடர்த்தி மற்றும் குறிப்பிடத்தக்க வகையில் உயர்த்தப்பட்ட இடைமுக நிலை அடர்த்தி ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. MOS சாதனங்களை விட இருமுனை சாதனங்களுக்கு பொதுவாக ⟨111⟩ நோக்குநிலை ஏன் பின்பற்றப்படுகிறது என்பதை இது விளக்குகிறது.

1.2 மிக உயர்ந்த எலக்ட்ரான் இயக்கம்

⟨100⟩ நோக்குநிலையின் அணு அமைப்பானது சேனல் வழியாக பயணிக்கும் எலக்ட்ரான்களில் பலவீனமான லேட்டிஸ் சிதறலை ஏற்படுத்துகிறது. எலக்ட்ரான் இயக்கம் <100> சார்ந்ததுசிலிக்கான் செதில்கள்1450 cm²/(V·s) ஐ அடையலாம், இது <111> நோக்குநிலையை விட சுமார் 35% அதிகமாகும்.

ஆரம்பகால குறைக்கடத்தி சுற்றுகளில், nMOS சாதனங்கள் தர்க்க செயல்பாடுகளில் ஆதிக்கம் செலுத்தின, pMOS சாதனங்கள் நிரப்பு துணை கட்டமைப்புகளாக மட்டுமே செயல்பட்டன. ⟨100⟩ அடி மூலக்கூறுகள் வழங்கும் nMOS செயல்திறன் நன்மை ஒட்டுமொத்த சுற்றுகளின் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய போதுமானதாக இருந்தது. எனவே, 0.18 μm முதல் 40 nm வரையிலான முதிர்ந்த தொழில்நுட்ப முனைகளுக்கு ⟨100⟩ நோக்குநிலை தொழில்துறை முன்னுரிமையாக இருந்தது. செமிகண்டக்டர்களுக்கான சர்வதேச தொழில்நுட்ப வரைபடத்தின் (ITRS) தரவு, உலகளாவிய லாஜிக் சில்லுகளில் 92% ⟨100⟩ சிலிக்கான் செதில்களில் தயாரிக்கப்படுகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது.

1.3 வெப்பமாக வளர்ந்த ஆக்சைட்டின் உயர்ந்த தரம்

⟨100⟩ விமானத்தில் ஆக்சைடு வளர்ச்சி ஐசோட்ரோபிக் ஆகும், இது ±2% க்குள் கட்டுப்படுத்தப்படும் தடிமன் விலகலுடன் சீரான கேட் ஆக்சைடு அடுக்குகளை உருவாக்க உதவுகிறது. வெப்பமாக வளர்ந்த ஆக்சைட்டின் குறைபாடு அடர்த்தி மற்ற படிக நோக்குநிலைகளில் உருவாகும் ஆக்சைடுகளை விட தோராயமாக 40% குறைவாக உள்ளது. உயர்தர கேட் ஆக்சைடு MOS சாதனங்களின் நம்பகத்தன்மைக்கு அடிப்படையானது, இது லாஜிக் சிப் தயாரிப்பில் ஈடுசெய்ய முடியாத தகுதியாகும்.

---

2. செயல்முறை இணக்கம்

2.1 அனிசோட்ரோபிக் எட்ச்சிங் மற்றும் டெக்ஸ்டுரைசேஷனில் உள்ள நன்மைகள்

SIN அல்கலைன் கரைசல்கள் (KOH மற்றும் TMAH போன்றவை), சிலிக்கானின் வெவ்வேறு படிக நோக்குநிலைகள் கடுமையாக வேறுபட்ட செதுக்கல் விகிதங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன. ⟨100⟩ விமானத்தின் செதுக்கல் விகிதம் ⟨111⟩ விமானத்தை விட பத்து மடங்கு அதிகமாகும்; சில ஆய்வுகள் 400:1 வரை விகித விகிதங்களை தெரிவிக்கின்றன. இந்த பண்பு குறிப்பிடத்தக்க பொறியியல் மதிப்பை வழங்குகிறது:

⟨100⟩ மோனோகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் செதில்களின் அனிசோட்ரோபிக் செதுக்கலுக்குப் பிறகு, ⟨111⟩ அம்சங்களால் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எண்ணற்ற சதுர பிரமிடுகள் மேற்பரப்பில் உருவாகின்றன. இத்தகைய கடினமான மேற்பரப்புகள் சிலிக்கான் மேற்பரப்பு பிரதிபலிப்புத்தன்மையை தோராயமாக 11% ஆகக் குறைக்கிறது மற்றும் ஒளி-பொறி விளைவு மூலம் நிகழ்வு ஒளி உறிஞ்சுதலை மேம்படுத்துகிறது, சூரிய மின்கலங்களின் மாற்றும் திறனை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது. இந்த காரணத்திற்காக, ஒளிமின்னழுத்த தொழில் ⟨100⟩ ஐ விருப்பமான படிக நோக்குநிலையாக தேர்ந்தெடுக்கிறது.

அடர்த்தியான அணு பேக்கிங் மற்றும் சிறந்த இரசாயன நிலைப்புத்தன்மையுடன், ⟨111⟩ சிலிக்கான் கார கரைசல்களில் அரிதாகவே பொறிக்கப்பட்டுள்ளது, இதனால் டெக்ஸ்டுரைசேஷன் அடைய முடியாததாகிறது. இது ஒளிமின்னழுத்தத் துறையில் ⟨111⟩ செதில்களின் பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்தும் முக்கிய காரணியாகும்.

2.2 படிக வளர்ச்சியின் சாத்தியம்

படிக இழுக்கும் போது ⟨111⟩ நோக்குநிலை மிகவும் நிலையான படிக வளர்ச்சி நடத்தையை வெளிப்படுத்துகிறது, ⟨100⟩ நோக்குநிலை சிறந்த குறைபாட்டை அடக்குகிறது. ⟨111⟩ மற்றும் ⟨110⟩ நோக்குநிலைகளைக் காட்டிலும் விதைப் படிக இடைவெளிகளுக்கு மேல் குறைபாடுள்ள கொத்துகள் உருவாவதைத் தடுப்பதால், ⟨100⟩ என்பது திசை திடப்படுத்துதலுக்கான உகந்த வளர்ச்சித் திசை என்று ஆராய்ச்சி சுட்டிக்காட்டுகிறது. ஆரம்பகால ⟨100⟩ ஒற்றைப் படிகங்கள் குறைந்த படிகமயமாக்கல் மகசூல் மற்றும் அதிக இடப்பெயர்வு அடர்த்தியை சந்தித்தன, இருப்பினும் வெப்ப அமைப்பு வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதன் மூலம் இந்த சவால்கள் திறம்பட தீர்க்கப்பட்டுள்ளன.

⟨100⟩ திசையில் இழுக்கப்படும் ஒற்றை சிலிக்கான் படிகங்கள் நான்கு முகடுகளுடன் உருளை இங்காட்களை உருவாக்குகின்றன, இது அடுத்தடுத்த செதில் நோக்குநிலை மற்றும் எந்திர செயல்முறைகளை எளிதாக்குகிறது.

2.3 எபிடாக்ஸி மற்றும் டோப்பிங் இணக்கத்தன்மை

உயர்தர எபிடாக்சியல் வளர்ச்சியை ⟨100⟩ அடி மூலக்கூறுகளில் அடையலாம். எடுத்துக்காட்டாக, இடப்பெயர்வு அடர்த்திGaN எபிடாக்ஸி⟨100⟩ அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்படும் 10⁶ cm⁻²க்கு கீழே கட்டுப்படுத்தலாம். ஊக்கமருந்துகளைப் பொறுத்தவரை, படிக நோக்குநிலையைப் பொறுத்து டோபான்ட் அணுக்கள் வெவ்வேறு முறைகளில் லட்டியில் இணைகின்றன. <100> படிக நோக்குநிலையின் சமச்சீர் ஊக்கமருந்து விநியோகத்தை மிகவும் சீரானதாகவும் கட்டுப்படுத்தக்கூடியதாகவும் ஆக்குகிறது, இது ஒருங்கிணைந்த சுற்று உற்பத்திக்கு முக்கியமானது.

2.4 இயந்திரத்திறன்

<100> படிக நோக்குநிலையின் விக்கர்ஸ் கடினத்தன்மை தோராயமாக 11.5 GPa ஆகும், இது மூன்று முக்கிய படிக நோக்குநிலைகளில் மிகக் குறைவு. இதன் பொருள், <100> சார்ந்த சிலிக்கான் செதில்கள் வெட்டுதல், அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டல் செயல்முறைகளில் செயலாக்க எளிதானது, இதன் விளைவாக குறைந்த கருவி தேய்மானம் மற்றும் அதிக செயலாக்க திறன் உள்ளது. இதற்கு நேர்மாறாக, <111> படிக நோக்குநிலை அதிக கடினத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது (தோராயமாக 13.5 GPa), அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட வைரக் கம்பிகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும் மற்றும் வெட்டும் போது தீவன விகிதங்களைக் குறைக்க வேண்டும். செதில் உற்பத்தி செலவுக் கண்ணோட்டத்தில், <110> மற்றும் <111> செதில்களை விட <100> படிக முகச் செதில்கள் மலிவானவை.

Semicorex உயர்தரத்தை வழங்குகிறதுதனிப்பயனாக்கப்பட்டதுசிலிக்கான் செதில்கள். தனிப்பயனாக்கப்பட்ட தீர்வுகள் அல்லது மேலும் தொழில்நுட்ப தகவல்களுக்கு எங்கள் குழுவைத் தொடர்புகொள்ள தயங்க வேண்டாம்.

தொலைபேசி: +86-13567891907

மின்னஞ்சல்: sales@semicorex.com