Кристалните рамнини и кристалната ориентација се два основни концепти во кристалографијата, тесно поврзани со кристалната структура во технологијата на интегрирано коло заснована на силикон.
1.Дефиниција и својства на кристалната ориентација
Кристалната ориентација претставува одредена насока во кристалот, типично изразена со индекси на ориентација на кристалите. Кристалната ориентација се дефинира со поврзување на било кои две решетки точки во кристалната структура и ги има следните карактеристики: секоја кристална ориентација содржи бесконечен број на решетките точки; една кристална ориентација може да се состои од повеќе паралелни кристални ориентации кои формираат семејство на кристална ориентација; семејството на кристална ориентација ги опфаќа сите решетки точки во кристалот.
Значењето на кристалната ориентација лежи во укажувањето на насочен распоред на атомите во кристалот. На пример, [111] кристалната ориентација претставува специфична насока каде проекционите соодноси на трите координатни оски се 1:1:1.
2. Дефиниција и својства на кристалните рамнини
Кристална рамнина е рамнина на распоред на атоми во кристал, претставена со индекси на кристални рамнини (Милерови индекси). На пример, (111) покажува дека реципроците на пресековите на кристалната рамнина на координатните оски се во однос 1:1:1. Кристалната рамнина ги има следните својства: секоја кристална рамнина содржи бесконечен број решетки точки; секоја кристална рамнина има бесконечен број на паралелни рамнини кои формираат семејство на кристални рамнини; семејството на кристални рамнини го покрива целиот кристал.
Определувањето на Милеровите индекси вклучува преземање на пресеките на кристалната рамнина на секоја координатна оска, наоѓање на нивните реципроци и нивно претворање во најмал однос на цел број. На пример, кристалната рамнина (111) има пресек на оските x, y и z во однос 1:1:1.
3. Односот помеѓу кристалните рамнини и кристалната ориентација
Кристалните рамнини и кристалната ориентација се два различни начини на опишување на геометриската структура на кристалот. Кристалната ориентација се однесува на распоредот на атомите по одредена насока, додека кристалната рамнина се однесува на распоредот на атомите на одредена рамнина. Овие две имаат одредена кореспонденција, но тие претставуваат различни физички концепти.
Клучна врска: Нормалниот вектор на кристална рамнина (т.е. векторот нормален на таа рамнина) одговара на кристалната ориентација. На пример, нормалниот вектор на (111) кристалната рамнина одговара на [111] кристалната ориентација, што значи дека атомскиот распоред долж насоката [111] е нормален на таа рамнина.
Во полупроводничките процеси, изборот на кристални рамнини во голема мера влијае на перформансите на уредот. На пример, во полупроводниците базирани на силикон, најчесто користените кристални рамнини се рамнините (100) и (111) бидејќи тие имаат различни атомски распореди и методи на поврзување во различни насоки. Својствата како што се подвижноста на електроните и површинската енергија се разликуваат на различни кристални рамнини, што влијае на перформансите и процесот на раст на полупроводничките уреди.
4. Практични примени во полупроводнички процеси
Во производството на полупроводници базирани на силикон, кристалната ориентација и кристалните рамнини се применуваат во многу аспекти:
Растење на кристалите: Полупроводничките кристали обично се одгледуваат по специфични кристални ориентации. Силиконските кристали најчесто растат долж ориентациите [100] или [111] бидејќи стабилноста и атомскиот распоред во овие ориентации се поволни за раст на кристалите.
Процес на офорт: При влажно офортување, различни кристални рамнини имаат различни стапки на офорт. На пример, стапките на офорт на силициумските рамнини (100) и (111) се разликуваат, што резултира со анизотропни ефекти на офорт.
Карактеристики на уредот: Подвижноста на електроните во уредите MOSFET е под влијание на кристалната рамнина. Вообичаено, мобилноста е поголема на рамнината (100), поради што модерните MOSFET-ови базирани на силикон претежно користат (100) наполитанки.
Накратко, кристалните рамнини и кристалните ориентации се два основни начини да се опише структурата на кристалите во кристалографијата. Кристалната ориентација ги претставува насочувачките својства во кристалот, додека кристалните рамнини опишуваат специфични рамнини во кристалот. Овие два концепта се тесно поврзани во производството на полупроводници. Изборот на кристални рамнини директно влијае на физичките и хемиските својства на материјалот, додека кристалната ориентација влијае на техниките за раст и обработка на кристалите. Разбирањето на врската помеѓу кристалните рамнини и ориентации е клучно за оптимизирање на полупроводничките процеси и подобрување на перформансите на уредот.
Време на објавување: Октомври-08-2024 година