Kristallflugvélar og kristalstefna eru tvö kjarnahugtök í kristölfræði, nátengd kristalbyggingu í sílikonbyggðri samþættri hringrásartækni.
1. Skilgreining og eiginleikar kristalsstefnu
Kristalstefna táknar ákveðna stefnu innan kristals, venjulega gefin upp með kristalstefnuvísi. Kristalstefna er skilgreind með því að tengja hvaða tvo grindarpunkta sem er innan kristalbyggingarinnar og hún hefur eftirfarandi eiginleika: hver kristalstefna inniheldur óendanlega marga grindarpunkta; ein kristalstefna getur samanstaðið af mörgum samhliða kristalstefnu sem mynda kristalstefnufjölskyldu; kristalstefnufjölskyldan nær yfir alla grindarpunkta innan kristalsins.
Mikilvægi kristalstefnunnar felst í því að gefa til kynna stefnuröðun atóma innan kristalsins. Til dæmis táknar [111] kristalstefnan ákveðna stefnu þar sem vörpuhlutföll hnitaásanna þriggja eru 1:1:1.
2. Skilgreining og eiginleikar kristalplana
Kristalplan er plan atóma innan kristals, táknað með kristalplanavísitölum (Miller-vísitölur). Til dæmis gefur (111) til kynna að gagnkvæm skurðpunktur kristalplansins á hnitaásunum sé í hlutfallinu 1:1:1. Kristalplanið hefur eftirfarandi eiginleika: hvert kristalplan inniheldur óendanlega marga grindarpunkta; hvert kristalplan hefur óendanlega marga samsíða plana sem mynda kristalplanafjölskyldu; kristalplanafjölskyldan nær yfir allan kristalinn.
Ákvörðun Miller-vísitalna felur í sér að taka skurð kristalplansins á hverjum hnitaás, finna gagnkvæma hlið þeirra og breyta þeim í minnsta heiltöluhlutfallið. Til dæmis hefur (111) kristalplanið skurðpunkta á x-, y- og z-ásunum í hlutfallinu 1:1:1.
3. Sambandið milli kristalplana og kristalsstefnu
Kristalplan og kristalstefna eru tvær mismunandi leiðir til að lýsa rúmfræðilegri uppbyggingu kristals. Kristalstefna vísar til uppröðunar atóma eftir ákveðinni stefnu en kristalplan vísar til uppröðunar atóma á tilteknu plani. Þetta tvennt hefur ákveðna samsvörun, en þeir tákna mismunandi eðlisfræðileg hugtök.
Lykiltengsl: Venjulegur vigur kristalplans (þ.e. vigur sem er hornrétt á það plan) samsvarar kristalstefnu. Til dæmis samsvarar venjulegur vektor (111) kristalplansins [111] kristalstefnunni, sem þýðir að lotuskipan meðfram [111] stefnunni er hornrétt á það plan.
Í hálfleiðaraferlum hefur val á kristalplanum mikil áhrif á afköst tækisins. Til dæmis, í hálfleiðurum sem eru byggðir á kísil, eru almennt notuð kristalplan (100) og (111) flugvélin vegna þess að þau hafa mismunandi atómfyrirkomulag og tengiaðferðir í mismunandi áttir. Eiginleikar eins og hreyfanleiki rafeinda og yfirborðsorka eru mismunandi á mismunandi kristalplanum, sem hafa áhrif á afköst og vaxtarferli hálfleiðaratækja.
4. Hagnýt forrit í hálfleiðaraferlum
Í hálfleiðaraframleiðslu sem byggir á kísil, er kristalstefnu og kristalplanum beitt í mörgum þáttum:
Kristallvöxtur: Hálfleiðarakristallar eru venjulega ræktaðir með sérstökum kristalstefnu. Kísillkristallar vaxa oftast meðfram [100] eða [111] stefnum vegna þess að stöðugleiki og atómskipan í þessum stefnum er hagstæð fyrir kristalvöxt.
Ætsferli: Í blautætingu hafa mismunandi kristalplanir mismunandi ætingarhraða. Til dæmis er ætingarhraði á (100) og (111) kísilplanum mismunandi, sem leiðir til anisotropic ætaráhrifa.
Eiginleikar tækja: Hreyfanleiki rafeinda í MOSFET tækjum hefur áhrif á kristalplanið. Venjulega er hreyfanleiki meiri á (100) planinu, sem er ástæðan fyrir því að nútíma sílikon-undirstaða MOSFETs nota aðallega (100) oblátur.
Í stuttu máli eru kristalflöt og kristalstefnur tvær grundvallarleiðir til að lýsa uppbyggingu kristalla í kristölfræði. Kristalstefna táknar stefnueiginleikana innan kristals, en kristalplanin lýsa sérstökum planum innan kristalsins. Þessi tvö hugtök eru náskyld í hálfleiðaraframleiðslu. Val á kristalflötum hefur bein áhrif á eðlisfræðilega og efnafræðilega eiginleika efnisins, en kristalstefna hefur áhrif á kristalvöxt og vinnslutækni. Skilningur á tengslum milli kristalplana og stefnu er mikilvægt til að hámarka hálfleiðaraferla og bæta afköst tækisins.
Pósttími: Okt-08-2024