Кристалл жазықтықтары және кристалл бағдары кристаллографиядағы екі негізгі ұғым болып табылады, олар кремний негізіндегі интегралдық схема технологиясындағы кристалл құрылымымен тығыз байланысты.
1. Кристалл бағдарының анықтамасы және қасиеттері
Кристалл бағыты кристалл ішіндегі белгілі бір бағытты білдіреді, әдетте кристалл бағытының индекстерімен өрнектеледі. Кристалл бағыты кристалл құрылымындағы кез келген екі тор нүктесін қосу арқылы анықталады және оның келесі сипаттамалары бар: әрбір кристалл бағыты шексіз санды тор нүктелерін қамтиды; бір кристалл бағыты кристалл бағыты тобын құрайтын бірнеше параллель кристалл бағыттарынан тұруы мүмкін; кристалл бағыты тобы кристалл ішіндегі барлық тор нүктелерін қамтиды.
Кристалл бағдарының маңыздылығы кристалл ішіндегі атомдардың бағыттық орналасуын көрсетуде жатыр. Мысалы, [111] кристалл бағдары үш координата осьтерінің проекциялық қатынастары 1:1:1 болатын нақты бағытты білдіреді.
2. Кристалл жазықтықтарының анықтамасы және қасиеттері
Кристалл жазықтығы - кристалл ішіндегі атомдардың орналасу жазықтығы, ол кристалл жазықтық индекстерімен (Миллер индекстері) көрсетілген. Мысалы, (111) кристалл жазықтығының координата осьтеріндегі қиылысу нүктелерінің кері шамалары 1:1:1 қатынасында екенін көрсетеді. Кристалл жазықтығының келесі қасиеттері бар: әрбір кристалл жазықтығында шексіз санды тор нүктелері бар; әрбір кристалл жазықтығында кристалл жазықтықтар тұқымдасын құрайтын шексіз санды параллель жазықтықтар бар; кристалл жазықтықтар тұқымдасы бүкіл кристалды қамтиды.
Миллер индекстерін анықтау әрбір координата осі бойынша кристалдық жазықтықтың қиылысу нүктелерін алуды, олардың кері мәндерін табуды және оларды ең кіші бүтін сан қатынасына түрлендіруді қамтиды. Мысалы, (111) кристалдық жазықтықтың x, y және z осьтерінде 1:1:1 қатынасында қиылысу нүктелері бар.
3. Кристалл жазықтықтары мен кристалл бағдары арасындағы байланыс
Кристалл жазықтықтары және кристалл бағдары - кристалдың геометриялық құрылымын сипаттаудың екі түрлі тәсілі. Кристалл бағдары атомдардың белгілі бір бағытта орналасуын білдіреді, ал кристалл жазықтығы атомдардың белгілі бір жазықтықта орналасуын білдіреді. Бұл екеуінің белгілі бір сәйкестігі бар, бірақ олар әртүрлі физикалық ұғымдарды білдіреді.
Негізгі байланыс: Кристалл жазықтығының нормаль векторы (яғни, сол жазықтыққа перпендикуляр вектор) кристалл бағытына сәйкес келеді. Мысалы, (111) кристалл жазықтығының нормаль векторы [111] кристалл бағытына сәйкес келеді, яғни [111] бағыты бойынша атомдық орналасу сол жазықтыққа перпендикуляр.
Жартылай өткізгіш процестерде кристалдық жазықтықтарды таңдау құрылғының жұмысына айтарлықтай әсер етеді. Мысалы, кремний негізіндегі жартылай өткізгіштерде жиі қолданылатын кристалдық жазықтықтар (100) және (111) жазықтықтары болып табылады, себебі олар әртүрлі бағыттардағы әртүрлі атомдық орналасу және байланыс әдістеріне ие. Электрондардың қозғалғыштығы және беттік энергия сияқты қасиеттер әртүрлі кристалдық жазықтықтарда өзгереді, бұл жартылай өткізгіш құрылғылардың жұмысына және өсу процесіне әсер етеді.
4. Жартылай өткізгіш процестердегі практикалық қолданыстар
Кремний негізіндегі жартылай өткізгіштер өндірісінде кристалдық бағдарлау және кристалдық жазықтықтар көптеген аспектілерде қолданылады:
Кристаллдың өсуі: Жартылай өткізгіш кристалдар әдетте белгілі бір кристалдық бағыттар бойынша өсіріледі. Кремний кристалдары көбінесе [100] немесе [111] бағыттар бойынша өседі, себебі бұл бағыттардағы тұрақтылық пен атомдық орналасу кристалдардың өсуіне қолайлы.
Ою процесі: Ылғалды ою кезінде әртүрлі кристалдық жазықтықтардың ою жылдамдығы әртүрлі болады. Мысалы, кремнийдің (100) және (111) жазықтықтарындағы ою жылдамдығы әртүрлі болады, бұл анизотропты ою әсеріне әкеледі.
Құрылғы сипаттамалары: MOSFET құрылғыларындағы электрондардың қозғалғыштығына кристалдық жазықтық әсер етеді. Әдетте, қозғалғыштық (100) жазықтықта жоғарырақ болады, сондықтан қазіргі заманғы кремний негізіндегі MOSFET-тер негізінен (100) пластиналарды пайдаланады.
Қорытындылай келе, кристалл жазықтықтары мен кристалл бағыттары кристаллографиядағы кристалдардың құрылымын сипаттаудың екі негізгі тәсілі болып табылады. Кристалл бағыты кристалл ішіндегі бағыттық қасиеттерді білдіреді, ал кристалл жазықтықтары кристалл ішіндегі нақты жазықтықтарды сипаттайды. Бұл екі ұғым жартылай өткізгіш өндірісінде тығыз байланысты. Кристалл жазықтықтарын таңдау материалдың физикалық және химиялық қасиеттеріне тікелей әсер етеді, ал кристалл бағыты кристалдың өсуі мен өңдеу әдістеріне әсер етеді. Кристалл жазықтықтары мен бағыттары арасындағы байланысты түсіну жартылай өткізгіш процестерді оңтайландыру және құрылғының жұмысын жақсарту үшін өте маңызды.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 8 қазан