Master's Thesis

Detection and analysis of crystal defects in Si wafer for electronics

Final Thesis 3.92 MB Appendix 1.87 MB

Author of thesis: Ing. Michal Páleníček, Ph.D.

Acad. year: 2011/2012

Supervisor: Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Reviewer: Ing. Petr Tichopádek, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the study and analysis of crystallographic defects on the surface of silicon wafers produced by Czochralski method. It focuses primarily on growth defects and oxygen precipitates, which play an important role in the development of appropriate nucleation centers for growth of stacking faults. The growth of stacking faults near the surface of silicon wafers is supported by their oxidation and selective etching. Such a highlighted stacking faults are known as the OISF (Oxidation Induced Stacking Fault). Spatial distribution of OISF on the wafer gives feedback to the process of pulling silicon single crystal and wafers surface quality. Moreover the work describes the device for automatic detection and analysis of OISF, which was developed for ON Semiconductor company in Rožnov Radhoštěm.

Keywords:

crystallographic defects, silicon, silicon defects, monocrystalline silicon, semiconductor silicon, Czochralski method, stacking faults, oxygen precipitation, oxide precipitates, OISF

Date of defence

18.06.2012

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.

Diplomovou práci Michala Páleníčka hodnotím známkou výborně. Cíle diplomové práce byly splněny a při jejich plnění student postupoval pilně a samostatně. Navržené a zkonstruované zařízení, které je výsledkem jeho diplomové práce nalezne využití v průmyslové praxi.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Petr Tichopádek, Ph.D.

Diplomová práce Michala Páleníčka je rozdělena do několika navazujících částí. Úvod shrnuje důvody vývoje zařízení pro kontrolu chyb na povrchu křemenných desek. Kapitoly sledují logický sled výroby křemenných desek od růstu monokrystalu až po analýzu chyb v křemenných deskách.
Práce je zakončena popisem konstrukce stolku k analýze chyb. Tato část je hlavní a tvůrčí částí práce autora. Velmi správně jsou zde stanoveny podmínky, za kterých bude zařízení pracovat a jaké přesnosti pohybu stolečku je nutné dosáhnout. Těchto požadavků je pak využito při výběru nákupních dílů nebo při volbě materiálu, doplněné kontrolním výpočtem k posouzení tuhosti celého systému.
Součástí diplomové práce je výkresová dokumentace vypracovaná jak ve formě 3D modelů tak ve formě 2D výrobních výkresů. Výkresová dokumentace je na vysoké úrovní a nezjistil jsem žádné nedostatky, které by neumožnily výrobu navrženého stolku. Pouze u dílů, kde jsou předepsané toleranční pole menší než 0,01mm, bych doporučil zvětšit šířku tolerančního pole z důvodu náročnosti výroby a požadovanou přesnost sestavení dílů seřídit během montáže. Příkladem je výkres 1009-0P9. Dalším příkladem příliš „těsného“ uložení je toleranční pole přítlačného kroužku (1009-0P11 a 1009-0P14) do konzoly pohonu (1009N-0P7 a 1009-0P12), kde by bylo lépe volit uložení s větší vůlí, aby při montáži nedošlo ke vzpříčení přítlačného kroužku a tím špatnému zajištění matice kuličkového šroubu. Náběžná hrana by měla být opatřena zkosením minimálně 0,5x45°.
Diplomová práce je napsaná srozumitelně a výklad je doplněn vhodnými a přehlednými obrázky. Práce je na dobré stylistické úrovni a neosahuje pravopisné chyby.
Práce splnila zadání diplomové práce ve všech bodech. Velmi oceňuji praktickou realizaci stolku včetně elektrického zapojení a softwarového vyhodnocení chyb.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. 1) Na straně 22 je uvedeno, že průměr krystalu je kontrolován pyrometrem nebo kamerou. Tomu odpovídá pozice 5 v obrázku 2.3. Můžete popsat, jak se pyrometr používá k měření průměru? 2) Na straně 31 v prvním odstavci kapitoly 3.1.4 se odkazujete na obrázek 3.1. Která z vad uvedených na obrázku je excentrického charakteru? 3) Můžete uvést parametry popisující přesnost použitého kuličkového šroubu (přesnost stoupání, způsob vymezení vůle)? 4) Na výkresu sestavy 1009-0 i v 3D modelu je patrná kolize pozic 4 a 6. Byla tato kolize vyřešena? 5) Je při sesazování fotografií bráno v úvahu vzájemné natočení snímků, které je způsobeno pohybem vozíčku po vedení?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová