单晶硅的特性单晶砝是一种脆性材料它会(像玻璃)突然断裂，而不会.PDF

单晶硅的特性 单晶砝是一种脆性材料。它会(像玻璃)突然断裂，而不会(像大 多数金属)产生塑性 变形。它的杨氏模量：硬度和抗拉屈服强度与 许多常见的金域(如不锈钢：接近^硅的机械 持性是各句异性的，‟ 因此在备方向的特性相对独立。 单晶硅还具有沿晶面裂纹破裂的趋势。吿劈开(或不留神打破) 晶片时，这些晶面易于暴露 出来。硅片的表面与边缘越完整(„磨 噚越光”)，在施加机械载荷时越不容易破裂，因为不完 牿的结构 是破裂的起始点(在棱边和角处，即使非常光滑也很容易破裂) 。微 机械加X 对硅表 面的破坏在很大程度上决定r 最终器件的祆械性 鉈。 值得注意的是硅与锗和砷化镓不同，它有很多有用的天然氧化 物，这些天然氧化物在一 些简单的微机械加工中非常有用(在各种 高质量薄膜能够轻易沉积生成之前，它是早期特别 有用的微机械 加工材料)所有的半导体都有天然氧化物，但上面所列的常见材料 中，仅有硅 的种氧化物(Sia)非常适宜作光刻掩模，具有非常良好 的热稳定性，易于附着(因为它 在自身匕生长) 以及在Si 与Si02 界 面间具有足够低的电子缺陷密度，可以成功地制造 MOS-FET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor» 金厲氧化物场 效应晶体管〉器件。 铑的天然氧化物 GeQi,是水溶性物质( 因而无法对它进行湿法 加除非希望去除它， 甲-期的点接触式二极管利晶体管就属于这种 情况)c 砷化镓有十多种不同的天然氧化物，最常见的有Ga203、AsjCV AszOs, GaO 与AsQj 。每种氧化物都具■有不同的特性，镓砷原子 与氧原子之间的比例随加工方式的不司而变化(在 热加工过程中 几种氧化物的化学计暈成分会发生改变)◊砷的氧化物在酸性溶液 中更易溶解; 而镓氧化物在锇性溶液里更易溶解，这在砷化镓的加 工过程中就同时带来了问题和便利 9 氣化物的生长对于砷化镓和 其他源于硓或锗的m-v 化合物是很不相同的。在 si 中，a 通过 L 经存在的氧化物扩散，生长发生在S 丨与SiOz 的羿面之间。而在 GaAS 中，Ga 和As 具 有更强的挥发性，并通过已经存在的氧化 物扩散，生长发生在氧化物与气体的界面之间(这 就导致了氧化物 与衬底之间的黏附性差和GaAs 与氧化物之间的电子缺陷密度大) 。 目前，许多从事微机械研究和/或生产的团体在使用100mm (4 丨rO 硅晶片或在某些情況 下用150mm (6in)的硅晶片(大多数的主 流半导体企业2 完全不使用这种硅片)，典型的 100 胃桂晶片有大 约500^111 厚，但几乎任何厚度的晶片都能从销售商那儿或通过化 学/机械 加工变薄而得到。当主流的集成电路生产企业逐渐由8 in 硅晶片到使用12 in 硅晶片时，大多 数微机械加工团体甚至还没有 使用6 in 的硅晶片。有趣的是：微机械加1：领域升级所使用晶 片 的主要推动因素之一是由于4 iri 硅晶片越来越难以得到。晶片常 以“面(flats)”来标识，用以指示特定的晶面方向(注：对于某 些晶 片尺寸以及IB-V 族材料，国际标准不同，这些面具有不同的意义) 。 它常用指晶向、晶面等。人们几乎可以定制 任何方向和任意 厚度的晶片(尽管它们可能很昂庚) 。也能得到玻璃、石英、蓝宝石 利各种陶 瓷的晶片。