CZシリコンの機械的特性に対する不純物の影響

Pam-XiamenはCZシリコンウェーハを提供できます。追加情報をお読みください：https://www.powerwaywafer.com/silicon-wafer/cz-mono-crystalline-silicon.html.

Czochralskiシリコン単結晶は、統合回路製造の重要な基礎材料であり、その機械的特性はデバイスの信頼性と安定性に直接影響します。不純物は、調製プロセスにおける避けられない成分として、タイプ、濃度、結晶構造などのさまざまなメカニズムを通じてシリコン単結晶の機械的挙動に大きく影響します。近年、ナノインデンテーションなどの高度な特性評価技術の助けを借りて、研究者はこれらの効果の背後にある顕微鏡メカニズムをより深く明らかにすることができました。

1。インパートつまりa感動しますM機械的Pの特性シリコンSイングルCクリスタル

ホウ素、リン、ヒ素などの電気的不純物は、その電子構造を変更することにより、シリコンの弾性弾性率、骨折、脱臼運動を調節します。たとえば、リンの重いドーピングはヤング率を減らし、骨折の靭性を改善することができますが、ヒ素の重いドーピングは主に転位運動の速度と活性化エネルギーに影響します。

非電気的不純物（酸素や窒素など）は、格子定数を変化させ、格子株を導入することにより機械的特性に影響を与えます。酸素は脱臼を固定することでシリコンウェーハの性能を向上させ、窒素は骨折強度を改善するのに役立ちます。同じグループ要素（ゲルマニウムなど）の不純物は、原子サイズの違いにより格子応力を導入する可能性があり、ダイヤモンド立方相から体中心への四角い位相への変換を促進するなど、位相遷移挙動に影響を与え、それにより若い弾性率と硬度を高めます。

2。iの影響mpurityCの濃縮si m機械的P趣味

不純物濃度も重要な役割を果たします。低濃度の不純物（低濃度酸素など）は、主に電子構造または格子定数を効果的に固定するなど、格子定数を微調整することにより機能します。高濃度の不純物（高濃度ゲルマニウムなど）は、多くの場合、格子ストレスをもたらすか、フェルミレベルのシフトを引き起こし、相転移を引き起こし、弾性率と硬度を大幅に増加させます。

3.私勢力影響上の CクリスタルS構造

シリコン単結晶には異方性があり、異なる結晶の向きは機械的特性に大きな違いを示します。たとえば、一般的な{111}および{100}切断面は、破壊靭性と骨折エネルギーが高くなります。さらに、不純物の分離や酸素沈殿などの欠陥構造は、局所格子環境を変化させ、材料の巨視的特性に影響を与える可能性があります。酸素沈殿は、適切なサイズで転位を固定することにより強度を高めることができますが、それが大きすぎると応力集中点になり、降伏強度の低下につながる可能性があります。

4。ドーピングとO酸素Pレシピテーションあ影響するシリコンphaseTrのアンシション

ドーピングおよび酸素沈殿は、シリコン単結晶の相転移挙動にも影響を与える可能性があります。ドーピング原子は、サイズの不一致のために格子応力を導入します。これは、ダイヤモンド立方相の体中心四角相への変換を促進するゲルマニウムドーピングなど、位相遷移経路を変更する可能性があります。フィルミレベルを変更することにより、エレクトロアクティブな不純物は、フェルミレベルを変更することにより位相遷移傾向に影響を与える可能性があります。フェルミレベルが価数帯域の上部に近い場合、位相遷移を促進し、伝導帯の下部に近い場合、位相遷移を阻害します。酸素沈殿は、局所格子定数とひずみ場を変更することにより、位相遷移プロセスに影響します。

5。i間のntaction私勢い、O酸素Pレシピ、およびDISLOCATIONS

不純物、酸素沈殿、脱臼の間の相互作用は、機械的特性に影響を与えるもう1つの重要なメカニズムです。不純物原子は、酸素や窒素などの弾性相互作用を介して転位をピン留めし、降伏強度を大幅に増加させることができます。ゲルマニウムドーピングを介して圧縮応力を導入すると、転位運動の活性化エネルギーが減少し、それによって転位速度が増加する可能性があります。電気的不純物は、フェルミレベルを変更することにより、帯電した脱臼状態に影響を与え、それによってモビリティを調節します。酸素沈殿は、応力場の相互作用を介して転位の移動を妨げ、そのピン留め効果はサイズ、密度、および構造に依存します。脱臼の動きは、シリコンの塑性変形と骨折の挙動に直接影響します。脱臼の移動度は可塑性を決定し、妨害されると、杭のアップと転位ループを簡単に形成し、骨折につながる可能性があります。

不純物は、電子構造変調、格子ストレスの導入、位相遷移挙動の調節、脱臼相互作用など、さまざまな物理的メカニズムを通じてCZシリコンの機械的特性に影響を与えることがわかります。これらの影響を与えるメカニズムを理解することは、シリコン単結晶の調製プロセスを最適化し、統合回路の信頼性を改善するために非常に重要です。

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