Кристалните рамнини и ориентацијата на кристалите се два основни концепти во кристалографијата, тесно поврзани со кристалната структура во технологијата на интегрирани кола базирана на силициум.
1. Дефиниција и својства на кристалната ориентација
Кристалната ориентација претставува специфична насока во кристалот, обично изразена со индекси на кристална ориентација. Кристалната ориентација се дефинира со поврзување на кои било две точки на решетката во кристалната структура и ги има следниве карактеристики: секоја кристална ориентација содржи бесконечен број точки на решетката; ориентацијата на еден кристал може да се состои од повеќе паралелни кристални ориентации кои формираат семејство на кристална ориентација; семејството на кристална ориентација ги опфаќа сите точки на решетката во кристалот.
Значењето на кристалната ориентација лежи во означувањето на насочениот распоред на атомите во кристалот. На пример, кристалната ориентација [111] претставува специфична насока каде што проекциските односи на трите координатни оски се 1:1:1.
2. Дефиниција и својства на кристалните рамнини
Кристалната рамнина е рамнина на распоред на атомите во кристалот, претставена со индекси на кристалната рамнина (Милеров индекс). На пример, (111) покажува дека реципроцитетите на пресеците на кристалната рамнина на координатните оски се во однос 1:1:1. Кристалната рамнина ги има следниве својства: секоја кристална рамнина содржи бесконечен број точки на решеткастата решетка; секоја кристална рамнина има бесконечен број паралелни рамнини што формираат семејство кристални рамнини; семејството кристални рамнини го опфаќа целиот кристал.
Определувањето на Милеровите индекси вклучува земање на пресеците на кристалната рамнина на секоја координатна оска, наоѓање на нивните реципрочни вредности и нивно претворање во најмалиот целоброен однос. На пример, кристалната рамнина (111) има пресеци на x, y и z оските во однос 1:1:1.
3. Врската помеѓу кристалните рамнини и кристалната ориентација
Кристалните рамнини и кристалната ориентација се два различни начини за опишување на геометриската структура на кристалот. Кристалната ориентација се однесува на распоредот на атомите долж одредена насока, додека кристалната рамнина се однесува на распоредот на атомите на одредена рамнина. Овие две имаат одредена кореспонденција, но претставуваат различни физички концепти.
Клучна врска: Нормалниот вектор на кристалната рамнина (т.е. векторот нормален на таа рамнина) одговара на ориентацијата на кристалот. На пример, нормалниот вектор на кристалната рамнина (111) одговара на ориентацијата на кристалот [111], 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, кај полупроводниците базирани на силициум, најчесто користените кристални рамнини се рамнините (100) и (111) бидејќи тие имаат различни атомски распореди и методи на поврзување во различни насоки. Својства како што се подвижноста на електроните и површинската енергија варираат на различни кристални рамнини, влијаејќи на перформансите и процесот на раст на полупроводничките уреди.
4. Практични примени во полупроводнички процеси
Во производството на полупроводници на база на силициум, кристалната ориентација и кристалните рамнини се применуваат во многу аспекти:
Растење на кристали: Полупроводничките кристали обично се одгледуваат по специфични кристални ориентации. Силициумските кристали најчесто растат по ориентации [100] или [111] бидејќи стабилноста и атомскиот распоред во овие ориентации се поволни за раст на кристали.
Процес на јорење: При влажно јорење, различните кристални рамнини имаат различни брзини на јорење. На пример, брзините на јорење на рамнините (100) и (111) на силициумот се разликуваат, што резултира со анизотропни ефекти на јорење.
Карактеристики на уредот: Мобилноста на електроните кај MOSFET уредите е под влијание на кристалната рамнина. Типично, мобилноста е поголема на рамнината (100), поради што современите MOSFET-и базирани на силициум претежно користат (100) плочки.
Накратко, кристалните рамнини и кристалните ориентации се два фундаментални начини за опишување на структурата на кристалите во кристалографијата. Кристалната ориентација ги претставува насочните 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 растот на кристалите и техниките на обработка. Разбирањето на односот помеѓу кристалните рамнини и ориентациите е клучно за оптимизирање на полупроводничките процеси и подобрување на перформансите на уредите.
Време на објавување: 08.10.2024