Kristal müstəvilər və kristal oriyentasiya kristalloqrafiyada iki əsas anlayışdır, silikon əsaslı inteqral sxem texnologiyasında kristal quruluşu ilə sıx bağlıdır.
1.Kristal oriyentasiyasının tərifi və xassələri
Kristal oriyentasiyası adətən kristal oriyentasiya indeksləri ilə ifadə edilən kristal daxilində xüsusi istiqaməti təmsil edir. Kristal oriyentasiya kristal strukturu daxilində istənilən iki qəfəs nöqtəsini birləşdirməklə müəyyən edilir və o, aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir: hər bir kristal oriyentasiya sonsuz sayda qəfəs nöqtələrini ehtiva edir; tək kristal oriyentasiya kristal oriyentasiya ailəsini təşkil edən çoxsaylı paralel kristal oriyentasiyalardan ibarət ola bilər; kristal oriyentasiya ailəsi kristal daxilindəki bütün qəfəs nöqtələrini əhatə edir.
Kristal oriyentasiyasının əhəmiyyəti kristalın içərisindəki atomların istiqamətli düzülməsini göstərməkdədir. Məsələn, [111] kristal oriyentasiyası üç koordinat oxunun proyeksiya nisbətlərinin 1:1:1 olduğu xüsusi istiqaməti təmsil edir.
2. Kristal müstəvilərin tərifi və xassələri
Kristal müstəvi kristal müstəvi indeksləri (Miller indeksləri) ilə təmsil olunan kristal daxilində atom düzülüşü müstəvisidir. Məsələn, (111) kristal müstəvisinin koordinat oxları üzərindəki kəsişmələrinin qarşılıqlarının 1:1:1 nisbətində olduğunu göstərir. Kristal müstəvi aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir: hər bir kristal müstəvidə sonsuz sayda qəfəs nöqtələri var; hər bir kristal müstəvi kristal müstəvi ailəsini təşkil edən sonsuz sayda paralel təyyarələrə malikdir; kristal müstəvi ailəsi bütün kristalı əhatə edir.
Miller indekslərinin təyini kristal müstəvisinin hər bir koordinat oxundakı kəsişmə nöqtələrinin götürülməsini, onların əkslərinin tapılmasını və ən kiçik tam nisbətinə çevrilməsini nəzərdə tutur. Məsələn, (111) kristal müstəvisinin x, y və z oxlarında 1:1:1 nisbətində kəsişmə nöqtələri var.
3. Kristal müstəvilər və kristal oriyentasiya arasında əlaqə
Kristal müstəviləri və kristal oriyentasiyası kristalın həndəsi quruluşunu təsvir etməyin iki fərqli yoludur. Kristal oriyentasiya atomların müəyyən bir istiqamət üzrə düzülməsinə, kristal müstəvi isə atomların müəyyən bir müstəvidə düzülməsinə aiddir. Bu ikisinin müəyyən uyğunluğu var, lakin onlar fərqli fiziki anlayışları təmsil edirlər.
Əsas əlaqə: Kristal müstəvisinin normal vektoru (yəni, həmin müstəviyə perpendikulyar vektor) kristal oriyentasiyasına uyğundur. Məsələn, (111) kristal müstəvisinin normal vektoru [111] kristal oriyentasiyasına uyğundur, yəni [111] istiqaməti boyunca atom düzülüşü həmin müstəviyə perpendikulyardır.
Yarımkeçirici proseslərdə kristal müstəvilərin seçilməsi cihazın işinə böyük təsir göstərir. Məsələn, silikon əsaslı yarımkeçiricilərdə ən çox istifadə olunan kristal müstəvilər (100) və (111) müstəviləridir, çünki onlar müxtəlif istiqamətlərdə müxtəlif atom düzülüşünə və bağlanma üsullarına malikdirlər. Elektron hərəkətliliyi və səth enerjisi kimi xüsusiyyətlər müxtəlif kristal müstəvilərdə dəyişir, yarımkeçirici cihazların performansına və böyümə prosesinə təsir göstərir.
4. Yarımkeçirici proseslərdə praktik tətbiqlər
Silikon əsaslı yarımkeçirici istehsalında kristal oriyentasiya və kristal müstəvilər bir çox aspektlərdə tətbiq olunur:
Kristal artımı: Yarımkeçirici kristallar adətən xüsusi kristal istiqamətləri boyunca böyüyür. Silikon kristalları ən çox [100] və ya [111] oriyentasiyaları boyunca böyüyür, çünki bu oriyentasiyalarda sabitlik və atom düzülüşü kristal böyüməsi üçün əlverişlidir.
Aşınma Prosesi: Yaş aşındırmada müxtəlif kristal müstəvilər müxtəlif aşındırma dərəcələrinə malikdir. Məsələn, silisiumun (100) və (111) müstəvilərində aşındırma dərəcələri fərqlidir, nəticədə anizotrop aşındırma effektləri yaranır.
Cihazın xüsusiyyətləri: MOSFET cihazlarında elektron hərəkətliliyinə kristal müstəvi təsir edir. Tipik olaraq, (100) müstəvidə hərəkətlilik daha yüksəkdir, buna görə də müasir silikon əsaslı MOSFET-lər əsasən (100) vaflidən istifadə edirlər.
Xülasə, kristal müstəvilər və kristal istiqamətləri kristalloqrafiyada kristalların quruluşunu təsvir etmək üçün iki əsas yoldur. Kristal oriyentasiya kristal daxilində istiqamət xüsusiyyətlərini təmsil edir, kristal müstəvilər isə kristal daxilindəki xüsusi təyyarələri təsvir edir. Bu iki anlayış yarımkeçirici istehsalında sıx bağlıdır. Kristal müstəvilərin seçilməsi materialın fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərinə birbaşa təsir edir, kristal oriyentasiyası isə kristalın böyüməsinə və emal üsullarına təsir göstərir. Kristal müstəvilər və istiqamətlər arasındakı əlaqəni başa düşmək yarımkeçirici prosesləri optimallaşdırmaq və cihazın işini yaxşılaşdırmaq üçün çox vacibdir.
Göndərmə vaxtı: 08 oktyabr 2024-cü il