Кристалл жазықтықтары және кристалды бағдарлау кремний негізіндегі интегралды схема технологиясындағы кристалдық құрылыммен тығыз байланысты кристаллографиядағы екі негізгі ұғым болып табылады.
1. Кристаллдың бағдарлануының анықтамасы және қасиеттері
Кристалл бағдары әдетте кристалды бағдарлау индекстерімен өрнектелетін кристалдағы белгілі бір бағытты білдіреді. Кристаллдық бағдар кристалдық құрылым ішіндегі кез келген екі тор нүктелерін қосу арқылы анықталады және ол келесі сипаттамаларға ие: әрбір кристалдық бағдар тор нүктелерінің шексіз санын қамтиды; бір кристалдық бағдар кристалдық бағдарлар тобын құрайтын бірнеше параллельді кристалдық бағдарлардан тұруы мүмкін; кристалды бағдарлау тобы кристалдағы барлық тор нүктелерін қамтиды.
Кристаллдың бағдарлануының маңыздылығы кристалдағы атомдардың бағытталған орналасуын көрсетуде. Мысалы, [111] кристалды бағдарлау үш координат осінің проекциялық қатынасы 1:1:1 болатын нақты бағытты білдіреді.
2. Кристаллдық жазықтықтардың анықтамасы және қасиеттері
Кристаллдық жазықтық - кристалдық жазықтықтың индекстерімен (Миллер индекстері) көрсетілген кристалдағы атомдардың орналасу жазықтығы. Мысалы, (111) координаталық осьтердегі кристалдық жазықтықтың кесінділерінің кері шамасы 1:1:1 қатынасында екенін көрсетеді. Кристаллдық жазықтықтың келесі қасиеттері бар: әрбір кристалдық жазықтықта тор нүктелерінің шексіз саны бар; әрбір кристалдық жазықтықта кристалдық жазықтық отбасын құрайтын параллель жазықтықтардың шексіз саны бар; кристалдық жазықтық отбасы бүкіл кристалды қамтиды.
Миллер индекстерін анықтау әрбір координат осіндегі кристалдық жазықтықтың кесінділерін алуды, олардың кері мәндерін табуды және оларды ең кіші бүтін қатынасқа түрлендіруді қамтиды. Мысалы, (111) кристалдық жазықтықтың x, y және z осьтерінде 1:1:1 қатынасында кесінділері бар.
3. Кристалл жазықтықтары мен кристалды бағдарлау арасындағы байланыс
Кристалл жазықтықтары мен кристалды бағдарлау кристалдың геометриялық құрылымын сипаттаудың екі түрлі тәсілі. Кристаллдық бағдар атомдардың белгілі бір бағыт бойынша орналасуын білдіреді, ал кристалдық жазықтық атомдардың белгілі бір жазықтықта орналасуын білдіреді. Бұл екеуінің белгілі бір сәйкестігі бар, бірақ олар әртүрлі физикалық ұғымдарды білдіреді.
Негізгі қатынас: Кристаллдық жазықтықтың қалыпты векторы (яғни, сол жазықтыққа перпендикуляр вектор) кристалдық бағдарға сәйкес келеді. Мысалы, (111) кристалдық жазықтықтың нормаль векторы [111] кристалдық бағдарға сәйкес келеді, яғни [111] бағыттағы атомдық орналасу сол жазықтыққа перпендикуляр.
Жартылай өткізгіш процестерде кристалдық жазықтықтарды таңдау құрылғының жұмысына үлкен әсер етеді. Мысалы, кремний негізіндегі жартылай өткізгіштерде жиі қолданылатын кристалдық жазықтықтар (100) және (111) жазықтықтар болып табылады, өйткені олардың атомдық орналасуы және әртүрлі бағыттағы байланыс әдістері бар. Электрондардың қозғалғыштығы және беттік энергия сияқты қасиеттер жартылай өткізгіш құрылғылардың өнімділігі мен өсу процесіне әсер ететін әртүрлі кристалдық жазықтықтарда өзгереді.
4. Жартылай өткізгіштік процестердегі практикалық қолданулар
Кремний негізіндегі жартылай өткізгіш өндірісінде кристалды бағдарлау және кристалдық жазықтықтар көптеген аспектілерде қолданылады:
Кристаллдың өсуі: жартылай өткізгіш кристалдар әдетте белгілі бір кристалдық бағдарлар бойынша өсіріледі. Кремний кристалдары көбінесе [100] немесе [111] бағдарлар бойымен өседі, себебі бұл бағдарлардағы тұрақтылық пен атомдық орналасу кристалдардың өсуіне қолайлы.
Оңалту процесі: Ылғалды сызу кезінде әртүрлі кристалдық жазықтықтарда әртүрлі сызу жылдамдығы болады. Мысалы, кремнийдің (100) және (111) жазықтықтарындағы сызу жылдамдығы әртүрлі, нәтижесінде анизотропты ою әсерлері пайда болады.
Құрылғы сипаттамалары: MOSFET құрылғыларындағы электрондардың қозғалғыштығына кристалдық жазықтық әсер етеді. Әдетте, мобильділік (100) жазықтықта жоғарырақ, сондықтан қазіргі заманғы кремний негізіндегі MOSFETs (100) пластинаны пайдаланады.
Қорытындылай келе, кристалдық жазықтықтар мен кристалдық бағдарлар кристаллографиядағы кристалдардың құрылымын сипаттаудың екі негізгі жолы болып табылады. Кристаллдың бағдары кристалдағы бағыттық қасиеттерді білдіреді, ал кристалдық жазықтықтар кристалдағы нақты жазықтықтарды сипаттайды. Бұл екі ұғым жартылай өткізгіш өндірісінде тығыз байланысты. Кристаллдық жазықтықтарды таңдау материалдың физикалық және химиялық қасиеттеріне тікелей әсер етеді, ал кристалды бағдарлау кристалдың өсуіне және өңдеу әдістеріне әсер етеді. Кристалл жазықтықтары мен бағдарлар арасындағы байланысты түсіну жартылай өткізгіш процестерді оңтайландыру және құрылғы өнімділігін жақсарту үшін өте маңызды.
Хабарлама уақыты: 08 қазан 2024 ж