কেন হয়<100>অরিয়েন্টেড মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন সেমিকন্ডাক্টর শিল্পের জন্য "অনুকূল পছন্দ"?

সেমিকন্ডাক্টর উৎপাদনে, ওয়েফার ক্রিস্টাল ওরিয়েন্টেশনের নির্বাচন সরাসরি সেমিকন্ডাক্টর চিপের কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে। মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন একটি হীরা ঘন স্ফটিক গঠন বৈশিষ্ট্য. স্ফটিক অক্ষের সাথে বিভিন্ন কোণ গঠনের দিক বরাবর কাটা হলে, নির্দিষ্ট পারমাণবিক বিন্যাস সহ স্ফটিক প্লেনগুলি উন্মুক্ত হয়। তিনটি প্রাথমিক অভিযোজন ⟨100⟩, ⟨110⟩ এবং ⟨111⟩, ⟨100⟩ অভিযোজন সেমিকন্ডাক্টর শিল্পে আধিপত্য বিস্তার করে যার বাজার শেয়ার 93% (12-ইঞ্চি সিলিকন ওয়েফারের জন্য 98% পর্যন্ত)। এই প্রায় প্রভাবশালী অবস্থান বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং প্রক্রিয়া সামঞ্জস্যের সম্মিলিত প্রভাব থেকে ফলাফল.

1. বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা: ইন্টারফেস স্টেট ঘনত্ব এবং ক্যারিয়ারের গতিশীলতার দ্বৈত সুবিধা

1.1 সর্বনিম্ন ইন্টারফেস রাজ্য ঘনত্ব

CMOS ডিভাইসগুলি ইন্টারফেস অবস্থার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল। ⟨100⟩ অভিযোজন তিনটি প্রধান স্ফটিক অভিযোজনের মধ্যে সর্বনিম্ন পৃষ্ঠের রাষ্ট্রীয় ঘনত্ব প্রদর্শন করে। কম ইন্টারফেস স্টেট ডেনসিটি MOS ডিভাইসের থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজকে স্থিতিশীল করে, যা ⟨100⟩ ওয়েফারগুলি MOS ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের সাবস্ট্রেট হিসেবে কাজ করার মূল কারণ।

পারমাণবিক স্কেলে, ⟨100⟩ সমতলের পরমাণুগুলি পৃষ্ঠের ঝুলন্ত বন্ধনের ন্যূনতম ঘনত্বের সাথে একটি বর্গাকার জালি তৈরি করে। গেট অক্সাইড দিয়ে গঠিত (100)/(100) ইন্টারফেস উচ্চতর ইন্টারফেস গুণমান প্রদান করে। বিপরীতে, যদিও ⟨111⟩ প্লেনটি সর্বোচ্চ পারমাণবিক প্যাকিং ঘনত্ব (7.83×10¹⁴ পরমাণু/cm²) নিয়ে গর্ব করে, এটি পৃষ্ঠের ঝুলন্ত বন্ধনের উচ্চ ঘনত্ব এবং স্পষ্টভাবে উচ্চতর ইন্টারফেস স্টেট ঘনত্ব বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এটি ব্যাখ্যা করে কেন ⟨111⟩ অভিযোজন সাধারণত MOS ডিভাইসের পরিবর্তে বাইপোলার ডিভাইসের জন্য গৃহীত হয়।

1.2 সর্বোচ্চ ইলেকট্রন গতিশীলতা

⟨100⟩ অভিযোজনের পারমাণবিক বিন্যাসের ফলে চ্যানেলের মধ্য দিয়ে ভ্রমণকারী ইলেকট্রনগুলিতে দুর্বলতম জালি বিক্ষিপ্ত হয়। <100> ভিত্তিক ইলেক্ট্রন গতিশীলতাসিলিকন ওয়েফার1450 cm²/(V·s), যা <111> ওরিয়েন্টেশনের তুলনায় প্রায় 35% বেশি।

প্রারম্ভিক সেমিকন্ডাক্টর সার্কিটগুলিতে, nMOS ডিভাইসগুলি লজিক অপারেশনগুলিতে আধিপত্য বিস্তার করত, যখন pMOS ডিভাইসগুলি কেবলমাত্র পরিপূরক সহায়ক কাঠামো হিসাবে কাজ করত। ⟨100⟩ সাবস্ট্রেট দ্বারা অফার করা nMOS কর্মক্ষমতা সুবিধা সামগ্রিক সার্কিটগুলির প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য যথেষ্ট ছিল। অতএব, 0.18 μm থেকে 40 nm পর্যন্ত পরিপক্ক প্রযুক্তি নোডগুলির জন্য ⟨100⟩ অভিযোজন শিল্প অগ্রাধিকার হিসেবে রয়ে গেছে। ইন্টারন্যাশনাল টেকনোলজি রোডম্যাপ ফর সেমিকন্ডাক্টর (ITRS) থেকে পাওয়া তথ্য দেখায় যে বিশ্বব্যাপী লজিক চিপগুলির 92% ⟨100⟩ সিলিকন ওয়েফারে তৈরি করা হয়।

1.3 তাপীয়ভাবে জন্মানো অক্সাইডের উচ্চতর গুণমান

⟨100⟩ সমতলে অক্সাইড বৃদ্ধি আইসোট্রপিক, যা ±2% এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত পুরুত্বের বিচ্যুতি সহ অভিন্ন গেট অক্সাইড স্তর গঠনের সুবিধা দেয়। তাপীয়ভাবে জন্মানো অক্সাইডের ত্রুটির ঘনত্ব অন্যান্য স্ফটিক অভিমুখে গঠিত অক্সাইডের তুলনায় প্রায় 40% কম। উচ্চ-মানের গেট অক্সাইড হল MOS ডিভাইসগুলির নির্ভরযোগ্যতার জন্য মৌলিক, লজিক চিপ তৈরিতে একটি অপরিবর্তনীয় যোগ্যতা।

---

2. প্রক্রিয়া সামঞ্জস্য

2.1 অ্যানিসোট্রপিক এচিং এবং টেক্সচারাইজেশনের সুবিধা

SIN ক্ষারীয় দ্রবণ (যেমন KOH এবং TMAH), সিলিকনের বিভিন্ন ক্রিস্টাল অভিযোজন তীব্রভাবে ভিন্ন এচিং হার প্রদর্শন করে। ⟨100⟩ সমতলের এচিং হার ⟨111⟩ সমতলের তুলনায় দশ গুণ বেশি; নির্দিষ্ট গবেষণা রিপোর্ট হার অনুপাত 400:1 পর্যন্ত। এই বৈশিষ্ট্যটি উল্লেখযোগ্য প্রকৌশল মান প্রদান করে:

⟨100⟩ মনোক্রিস্টালাইন সিলিকন ওয়েফারের অ্যানিসোট্রপিক এচিং করার পরে, ⟨111⟩ দিক দ্বারা আবদ্ধ অগণিত বর্গাকার পিরামিডগুলি পৃষ্ঠের উপর তৈরি হয়। এই ধরনের টেক্সচারযুক্ত পৃষ্ঠগুলি সিলিকন পৃষ্ঠের প্রতিফলনকে প্রায় 11% কমিয়ে দেয় এবং আলো-ট্র্যাপিং প্রভাবের মাধ্যমে ঘটনা আলো শোষণকে উন্নত করে, সৌর কোষগুলির রূপান্তর দক্ষতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে বাড়িয়ে তোলে। এই কারণে, ফটোভোলটাইক শিল্প ⟨100⟩ পছন্দের স্ফটিক অভিযোজন হিসাবে নির্বাচন করে।

ঘন পারমাণবিক প্যাকিং এবং চমৎকার রাসায়নিক স্থিতিশীলতার বৈশিষ্ট্যযুক্ত, ⟨111⟩ সিলিকন সবেমাত্র ক্ষারীয় দ্রবণে খোদাই করা হয়, যা টেক্সচারাইজেশনকে অপ্রাপ্য করে তোলে। এটি ফটোভোলটাইক সেক্টরের মধ্যে ⟨111⟩ ওয়েফারের প্রয়োগ সীমিত করার একটি মূল কারণ।

2.2 স্ফটিক বৃদ্ধির সম্ভাব্যতা

যদিও ⟨111⟩ অভিযোজন স্ফটিক টানার সময় আরও স্থিতিশীল স্ফটিক বৃদ্ধির আচরণ প্রদর্শন করে, ⟨100⟩ অভিযোজন আরও ভাল ত্রুটি দমন প্রদান করে। গবেষণা ইঙ্গিত করে যে ⟨100⟩ দিকনির্দেশক দৃঢ়করণের জন্য সর্বোত্তম বৃদ্ধির দিক, কারণ এটি ⟨111⟩ এবং ⟨110⟩ অভিযোজনের চেয়ে বেশি কার্যকরভাবে বীজ স্ফটিক ফাঁকের উপরে ত্রুটির ক্লাস্টার গঠনে বাধা দেয়। প্রারম্ভিক ⟨100⟩ একক ক্রিস্টালগুলি কম স্ফটিককরণের ফলন এবং উচ্চ স্থানচ্যুতি ঘনত্বের শিকার হয়েছিল, তবুও এই চ্যালেঞ্জগুলি তাপ সিস্টেমের নকশা এবং উত্পাদন পদ্ধতিগুলিকে অনুকূল করে কার্যকরভাবে সমাধান করা হয়েছে।

একক সিলিকন ক্রিস্টাল ⟨100⟩ দিক বরাবর টানা চারটি শিলা সহ নলাকার ইঙ্গট গঠন করে, যা পরবর্তী ওয়েফার অভিযোজন এবং মেশিনিং প্রক্রিয়াকে সহজ করে।

2.3 এপিটাক্সি এবং ডোপিং সামঞ্জস্য

উচ্চ-মানের এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি ⟨100⟩ সাবস্ট্রেটে অর্জন করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, স্থানচ্যুতি ঘনত্বGaN এপিটাক্সি⟨100⟩ সাবস্ট্রেটে জন্মানো 10⁶ cm⁻² এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। ডোপিং সম্পর্কে, ডোপান্ট পরমাণুগুলি স্ফটিক অভিযোজনের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন ভঙ্গিতে জালিতে অন্তর্ভুক্ত হয়। <100> ক্রিস্টাল ওরিয়েন্টেশনের প্রতিসাম্য ডোপিং বন্টনকে আরও অভিন্ন এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য করে তোলে, যা ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

2.4 মেশিনযোগ্যতা

<100> ক্রিস্টাল ওরিয়েন্টেশনের Vickers কঠোরতা প্রায় 11.5 GPa, তিনটি প্রধান স্ফটিক অভিযোজনের মধ্যে সর্বনিম্ন। এর মানে হল যে <100> ওরিয়েন্টেড সিলিকন ওয়েফারগুলি কাটা, গ্রাইন্ডিং এবং পলিশিং প্রক্রিয়াগুলিতে প্রক্রিয়া করা সহজ, যার ফলে সরঞ্জামের পরিধান কম এবং প্রক্রিয়াকরণের দক্ষতা বেশি। বিপরীতে, <111> ক্রিস্টাল ওরিয়েন্টেশনের সর্বোচ্চ কঠোরতা (প্রায় 13.5 GPa), যার জন্য উচ্চ-কঠিনতার হীরার তারের করাত ব্যবহার করা প্রয়োজন এবং কাটার সময় ফিডের হার হ্রাস করা প্রয়োজন। ওয়েফার উত্পাদন খরচের দৃষ্টিকোণ থেকে, <100> ক্রিস্টাল ফেস ওয়েফারগুলি <110> এবং <111> ওয়েফারের চেয়ে সস্তা।

সেমিকোরেক্স উচ্চ মানের অফার করেকাস্টমাইজডসিলিকন ওয়েফার. কাস্টমাইজড সমাধান বা আরও প্রযুক্তিগত তথ্যের জন্য অনুগ্রহ করে নির্দ্বিধায় আমাদের দলের সাথে যোগাযোগ করুন।

ফোন: +86-13567891907

ইমেইল: sales@semicorex.com