Defect waarbij kristalvlakken verschuiven en dislocaties ontstaan door temperatuurverschillen in het vlak of spanning door het eigen gewicht tijdens warmtebehandeling van wafers met grote diameter bij hoge temperatuur. Veroorzaakt onder meer overlayfouten bij lithografie.
Japanse benaming: スリップ
“Slip” komt voor in 2 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Siliciumwafers.
Vakgebied: Siliciumwafers
Silicium is bij kamertemperatuur bros, maar wordt veel zachter bij de temperaturen die voor oxidatie, diffusie en annealen worden gebruikt. Als de schuifspanning in de wafer de kritische waarde bij die temperatuur overschrijdt, ontstaan er dislocaties die over {111}-vlakken glijden, waardoor een deel van het kristal permanent ten opzichte van een ander deel verschuift. De spanning komt van temperatuurverschillen over de wafer, bijvoorbeeld wanneer de rand tijdens een snelle ramp sneller opwarmt of afkoelt dan het midden, en van het eigen gewicht van de wafer, geconcentreerd op de punten waar hij op een boat of steunpinnen rust.
De zwaartekrachtspanning neemt toe met de waferdiameter, omdat een grotere, zwaardere schijf een grotere afstand tussen de steunpunten overbrugt, en radiale temperatuurgradiënten zijn over een groter oppervlak moeilijker te onderdrukken. Slip begint daarom meestal bij contactpunten aan de rand en verschijnt als families van rechte lijnen; op een (100)-wafer lopen ze langs de twee loodrechte ⟨110⟩-richtingen, waar de {111}-slipvlakken het oppervlak snijden. Röntgentopografie en oppervlakte-inspectie worden gebruikt om slip op te sporen. Rapid thermal processing (RTP), met zijn snelle ramps, is een plek waar slipproblemen vaak opduiken.
Dislocaties die door actieve gebieden lopen, vormen paden voor junctielekstroom en werken als recombinatiecentra, vooral zodra zich metaalverontreinigingen op verzamelen, dus dies die door sliplijnen worden doorsneden falen vaak. De plastische vervorming die met slip gepaard gaat, vervormt de wafer bovendien in het vlak en uit het vlak. Die vervorming kan door latere stappen niet worden weggenomen, zodat patronen die daarna worden belicht niet meer op eerdere lagen aansluiten, wat overlayfouten geeft die de scanner maar gedeeltelijk kan corrigeren.
Procesengineers beperken de ramp-up- en ramp-downsnelheden, ontwerpen ovenboats en RTP-susceptors die de steunbelasting spreiden en de temperatuur uniform houden, en plaatsen steunpunten waar de gecombineerde thermische en zwaartekrachtspanning het laagst is. Ook het wafermateriaal telt mee. Interstitiële zuurstof in Czochralski-silicium (CZ) verzamelt zich op dislocaties en pint ze vast, zodat CZ-wafers beter bestand zijn tegen slip dan float-zone-wafers (FZ) met weinig zuurstof, een van de redenen dat CZ wordt gebruikt voor IC-productie op grote diameters. Overmatige zuurstofprecipitatie kan wafers echter juist gevoeliger maken voor kromtrekken.
Antwoord: A. Door temperatuurverschillen in de wafer en spanning door het eigen gewicht verschuiven kristalvlakken en ontstaan dislocaties
Bij hoge temperatuur neemt de sterkte van silicium sterk af, zodat door temperatuurverschillen in de wafer bij snel verwarmen en afkoelen en door spanning van het eigen gewicht op de steunpunten kristalvlakken ({111}-vlakken) schuiven en dislocaties (slip) ontstaan. Ze ontstaan vaak nabij de steunpennen aan de rand en veroorzaken lekstroom in componenten, yieldverlies en overlayfouten bij belichting. Ze worden voorkomen door de snelheid van opwarmen en afkoelen te beperken en de ondersteuningsmethode en -vorm te optimaliseren.
Slip is plastische vervorming waarbij dislocaties ontstaan en langs {111}-kristalvlakken glijden wanneer thermische spanning of zwaartekrachtspanning de sterkte van silicium bij hoge temperatuur overschrijdt. Het is zichtbaar als rechte sliplijnen, meestal beginnend bij de waferrand of de steunpunten.
CZ-silicium bevat interstitiële zuurstof uit de kwartskroes, en deze zuurstofatomen pinnen dislocaties vast zodat ze minder makkelijk bewegen. FZ-silicium met weinig zuurstof mist dit vastpinnen en slipt tijdens thermische processing gemakkelijker.
Slip is een kristallografisch defect, het ontstaan en bewegen van dislocaties langs slipvlakken. Warp is een maat voor de totale vorm van de wafer buiten het vlak; slip kan kromtrekken veroorzaken, maar warp kan ook zonder slip ontstaan door spanning in lagen.
Bij hoge temperatuur neemt de sterkte van silicium sterk af, zodat door temperatuurverschillen in de wafer bij snel verwarmen en afkoelen en door spanning van het eigen gewicht op de steunpunten kristalvlakken ({111}-vlakken) schuiven en dislocaties (slip) ontstaan.
Wat is de juiste oorzaak van slip, een probleem bij de warm…Daarom zijn CZ-wafers met zuurstof meestal beter bestand tegen slip en kromtrekken tijdens warmtebehandeling dan FZ-wafers met weinig zuurstof.
Welk effect heeft interstitieel zuurstof in CZ-silicium op …Czochralski-methode (CZ-methode) DZ (denuded zone) Floating-zonemethode (FZ-methode) Gettering Ingot Kristaloriëntatie MCZ-methode (magnetic Czochralski) Monitorwafer Necking Segregatiecoëfficiënt