Բյուրեղային հարթությունները և բյուրեղային կողմնորոշումը բյուրեղագիտության երկու հիմնական հասկացություններն են, որոնք սերտորեն կապված են սիլիցիումի վրա հիմնված ինտեգրալ շղթայի տեխնոլոգիայի բյուրեղային կառուցվածքի հետ:
1. Բյուրեղային կողմնորոշման սահմանումը և հատկությունները
Բյուրեղային կողմնորոշումը ներկայացնում է բյուրեղի մեջ որոշակի ուղղություն, որը սովորաբար արտահայտվում է բյուրեղային կողմնորոշման ինդեքսներով: Բյուրեղային կողմնորոշումը սահմանվում է բյուրեղային կառուցվածքի ներսում ցանկացած երկու վանդակավոր կետերի միացման միջոցով, և այն ունի հետևյալ բնութագրերը. յուրաքանչյուր բյուրեղային կողմնորոշում պարունակում է անսահման թվով վանդակավոր կետեր. մեկ բյուրեղային կողմնորոշումը կարող է բաղկացած լինել բազմաթիվ զուգահեռ բյուրեղային կողմնորոշումներից, որոնք կազմում են բյուրեղային կողմնորոշման ընտանիք. բյուրեղային կողմնորոշման ընտանիքը ներառում է բյուրեղի ներսում գտնվող բոլոր վանդակավոր կետերը:
Բյուրեղային կողմնորոշման նշանակությունը կայանում է նրանում, որ ցույց է տալիս բյուրեղի ներսում ատոմների ուղղորդված դասավորությունը: Օրինակ, [111] բյուրեղային կողմնորոշումը ներկայացնում է կոնկրետ ուղղություն, որտեղ երեք կոորդինատային առանցքների պրոյեկցիոն հարաբերությունները 1:1:1 են:
2. Բյուրեղային հարթությունների սահմանումը և հատկությունները
Բյուրեղային հարթությունը բյուրեղի ներսում ատոմների դասավորության հարթություն է, որը ներկայացված է բյուրեղային հարթության ինդեքսներով (Միլլերի ինդեքսներ): Օրինակ, (111) ցույց է տալիս, որ կոորդինատային առանցքների վրա բյուրեղային հարթության հատումների փոխադարձները գտնվում են 1:1:1 հարաբերությամբ: Բյուրեղային հարթությունն ունի հետևյալ հատկությունները. յուրաքանչյուր բյուրեղային հարթություն պարունակում է անսահման թվով վանդակավոր կետեր. յուրաքանչյուր բյուրեղյա հարթություն ունի անսահման թվով զուգահեռ հարթություններ, որոնք կազմում են բյուրեղային հարթությունների ընտանիք. բյուրեղյա հարթության ընտանիքը ծածկում է ամբողջ բյուրեղը:
Միլլերի ինդեքսների որոշումը ներառում է բյուրեղային հարթության կտրվածքները յուրաքանչյուր կոորդինատային առանցքի վրա, գտնել դրանց փոխադարձները և դրանք վերածել ամենափոքր ամբողջ թվի հարաբերակցության: Օրինակ, (111) բյուրեղյա հարթությունը x, y և z առանցքների վրա ունի 1:1:1 հարաբերությամբ անցումներ:
3. Բյուրեղյա հարթությունների և բյուրեղային կողմնորոշման հարաբերությունները
Բյուրեղային հարթությունները և բյուրեղային կողմնորոշումը բյուրեղի երկրաչափական կառուցվածքը նկարագրելու երկու տարբեր եղանակներ են: Բյուրեղային կողմնորոշումը վերաբերում է ատոմների դասավորությանը որոշակի ուղղությամբ, մինչդեռ բյուրեղային հարթությունը վերաբերում է ատոմների դասավորությանը որոշակի հարթության վրա: Այս երկուսն ունեն որոշակի համապատասխանություն, բայց ներկայացնում են տարբեր ֆիզիկական հասկացություններ։
Հիմնական հարաբերություններ. Բյուրեղային հարթության նորմալ վեկտորը (այսինքն՝ այդ հարթությանը ուղղահայաց վեկտորը) համապատասխանում է բյուրեղային կողմնորոշմանը: Օրինակ՝ (111) բյուրեղային հարթության նորմալ վեկտորը համապատասխանում է [111] բյուրեղային կողմնորոշմանը, ինչը նշանակում է, որ [111] ուղղության երկայնքով ատոմային դասավորությունը ուղղահայաց է այդ հարթությանը։
Կիսահաղորդչային գործընթացներում բյուրեղային հարթությունների ընտրությունը մեծապես ազդում է սարքի աշխատանքի վրա: Օրինակ, սիլիցիումի վրա հիմնված կիսահաղորդիչներում սովորաբար օգտագործվող բյուրեղային հարթություններն են (100) և (111) հարթությունները, քանի որ դրանք ունեն տարբեր ատոմային դասավորություններ և տարբեր ուղղություններով կապելու մեթոդներ: Հատկությունները, ինչպիսիք են էլեկտրոնների շարժունակությունը և մակերևույթի էներգիան, տարբեր են տարբեր բյուրեղային հարթություններում՝ ազդելով կիսահաղորդչային սարքերի աշխատանքի և աճի գործընթացի վրա:
4. Գործնական կիրառություններ կիսահաղորդչային գործընթացներում
Սիլիցիումի վրա հիմնված կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ բյուրեղային կողմնորոշումը և բյուրեղային հարթությունները կիրառվում են բազմաթիվ առումներով.
Բյուրեղների աճ: Կիսահաղորդչային բյուրեղները սովորաբար աճում են բյուրեղային հատուկ կողմնորոշումների երկայնքով: Սիլիցիումի բյուրեղները սովորաբար աճում են [100] կամ [111] կողմնորոշումների երկայնքով, քանի որ այս կողմնորոշումների կայունությունը և ատոմային դասավորությունը բարենպաստ են բյուրեղների աճի համար:
Փորագրման գործընթաց. թաց փորագրման ժամանակ տարբեր բյուրեղյա հարթություններ ունեն փորագրման տարբեր արագություններ: Օրինակ, սիլիցիումի (100) և (111) հարթությունների վրա փորագրման արագությունները տարբերվում են, ինչը հանգեցնում է անիզոտրոպ փորագրման էֆեկտների:
Սարքի բնութագրերը. MOSFET սարքերում էլեկտրոնների շարժունակության վրա ազդում է բյուրեղային հարթությունը: Սովորաբար, շարժունակությունն ավելի բարձր է (100) հարթության վրա, այդ իսկ պատճառով ժամանակակից սիլիկոնային հիմքով MOSFET-ները հիմնականում օգտագործում են (100) վաֆլիներ:
Ամփոփելով, բյուրեղային հարթությունները և բյուրեղային կողմնորոշումները բյուրեղագիտության մեջ բյուրեղների կառուցվածքը նկարագրելու երկու հիմնարար եղանակներ են: Բյուրեղային կողմնորոշումը ներկայացնում է բյուրեղի ներսում ուղղորդվող հատկությունները, մինչդեռ բյուրեղային հարթությունները նկարագրում են բյուրեղի ներսում հատուկ հարթություններ: Այս երկու հասկացությունները սերտորեն կապված են կիսահաղորդիչների արտադրության մեջ: Բյուրեղային հարթությունների ընտրությունը ուղղակիորեն ազդում է նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների վրա, մինչդեռ բյուրեղների կողմնորոշումը ազդում է բյուրեղների աճի և մշակման տեխնիկայի վրա: Բյուրեղային հարթությունների և կողմնորոշումների միջև փոխհարաբերությունները հասկանալը կարևոր է կիսահաղորդչային գործընթացների օպտիմալացման և սարքի աշխատանքի բարելավման համար:
Հրապարակման ժամանակը՝ հոկտ-08-2024