Attraverso continui sforzi,PAM-XIAMEN ha sviluppato su larga scala senza COPCZ silicio(Si) wafer, e ha controllato efficacemente la generazione di COP nel lingotto migliorando il campo termico di estrazione del cristallo, ottenendo così un miglioramento delle prestazioni e una riduzione del consumo energetico. Il processo di applicazione del wafer di silicio da 8 pollici è più grande, quindi non è sensibile al COP; il processo di applicazione del wafer di silicio da 12 pollici è più piccolo e più sensibile alla qualità del cristallo. In generale, il processo al di sotto di 40 nm ha requisiti più elevati in termini di qualità dei cristalli, quindi c'è una maggiore richiesta di COP-Free. Le specifiche del wafer senza COP in vendita sono le seguenti:
1. Scheda tecnica Wafer senza COP
| Types of COP Free Wafer | Polished | Annealed | epitassia |
| Diameter | 8” & 12” | 12” | 8” & 12” |
| Orientation | (100), (110) or (111) | ||
| Conduction Type | N & P | ||
2. Qual è il COP di CZ-Si Wafer?
Il COP (particelle/pozzi originati dal cristallo) è il difetto principale del monocristallo di silicio. Questo difetto è un difetto del reticolo rivelato dopo la lucidatura a ebollizione dei wafer di silicio con una soluzione di SC-1 (NH4OH:H2O2:H2O-1:1 5) a 85 °C per 4 ore. Dopo aver trattato il wafer di silicio con una soluzione SC-1, lo strato superficiale del wafer di silicio è stato attaccato a 150 nm. La densità dei difetti COP può essere rilevata da un contatore di particelle a scansione laser.
I difetti di COP sono microvuoti ottaedrici, come mostrato nella Figura 1, la dimensione del COP è 0,12 ~ 0,30 um. Le fosse di attacco dei difetti COP possono essere generalmente divise in due categorie: una è monotipo, l'altra è bitipo.
Fig. 1 Schema dei Difetti COP
3. Perché i wafer CZ hanno difetti COP?
La formazione del difetto primario COP è strettamente correlata alla formazione di precipitazioni di ossigeno. I motivi sono:
(1) I grandi difetti primari nel silicio CZ non sono stati trovati nel silicio FZ privo di ossigeno;
(2) Sulla base del calcolo dell'energia libera dei microvuoti, si dimostra che i microvuoti non possono formarsi uniformemente da posti vacanti;
(3) Durante la crescita del silicio CZ, in un intervallo di temperatura abbastanza ampio, l'ossigeno è supersaturo e quindi precipita. Utilizzando lo spettro di raggi X a dispersione di energia di TEM, è possibile eseguire l'analisi elementare dei difetti COP e si scopre che alcuni difetti COP contengono ossigeno. Ciò indica che il meccanismo di formazione del vuoto è anche correlato alla precipitazione di ossigeno.
Inoltre, il tasso di crescita dei difetti COP è il più veloce nell'intervallo 900~1100 °C, quindi il tempo trascorso in questo intervallo di temperatura determina l'entità della crescita dei difetti COP. Il rapido passaggio attraverso questa regione di temperatura può prevenire efficacemente la crescita di difetti di COP. Tuttavia, poiché i cristalli singoli tendono a crescere entro un certo intervallo di velocità di trazione, ad esempio la velocità di trazione di Sb fortemente drogato è generalmente di 0,6-1,2 mm/min. E l'intervallo di temperatura del campo termico generale di 900 ~ 1100 ° C è più ampio, quindi la dimensione del difetto COP è destinata a crescere durante l'intero processo di crescita del singolo cristallo. L'entità dei difetti di COP è influenzata anche dai tempi di pulizia della successiva lavorazione del wafer. Dopo aver pulito in SC1 per 5-6 volte, il numero e le dimensioni dei difetti COP aumentano esponenzialmente.
4. Come ottenere un wafer senza pozzi di origine cristallina?
Ci sono state molte letterature di ricerca sull'eliminazione o diminuzione dei COP per ottenere substrati privi di COP, che possono essere riassunti come:
(1) Generare un cristallo singolo di silicio drogato con azoto;
(2) Ricottura con idrogeno o argon per eliminare i difetti di COP superficiale;
(3) Regolare la temperatura longitudinale del gradiente di campo termico, riducendo la densità del difetto COP e riducendo la dimensione del difetto COP.
Alcuni studi hanno evidenziato che quando la concentrazione di boro drogante supera un valore critico, la generazione di COP verrà efficacemente soppressa, ottenendo quindi wafer di cristallo privi di COP. La dimensione di questo valore critico è correlata al diametro del lingotto. Ad esempio, per un lingotto di silicio da 200 mm, il valore critico è 4,8×1018 atomo/cm3; per un lingotto da 150 mm, è 6,3×1018 atomo/cm3.
Gli studi hanno anche dimostrato che la ricottura ad alta temperatura in atmosfere di idrogeno e argon può ridurre efficacemente i microdifetti di tipo forato (come i COP) sulla superficie dei wafer di silicio, migliorando così il GOI per le applicazioni dei dispositivi MOS. Poiché la superficie del wafer di silicio (compresa la superficie del COP) è ricoperta da uno strato di ossido naturale, sia utilizzando un'atmosfera di idrogeno o un'atmosfera di argon, ad alta temperatura, purché il wafer di silicio sia riscaldato a una temperatura elevata di circa 1200°C, lo strato di ossido naturale sulla superficie del wafer diventa termicamente instabile e si dissocia per generare ulteriori atomi di silicio. Questi atomi di silicio extra riempiranno le posizioni dei COP, in modo che questi micro-difetti del tipo a foro diventino gradualmente più piccoli o addirittura scompaiano, ottenendo così un wafer di silicio privo di COP o un wafer di Si a basso COP.
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