Krystallplan og krystallorientering er to kjernebegreper innen krystallografi, nært knyttet til krystallstrukturen i silisiumbasert integrert kretsteknologi.
1.Definisjon og egenskaper for krystallorientering
Krystallorientering representerer en spesifikk retning i en krystall, typisk uttrykt ved krystallorienteringsindekser. Krystallorientering er definert ved å koble sammen to gitterpunkter innenfor krystallstrukturen, og den har følgende egenskaper: hver krystallorientering inneholder et uendelig antall gitterpunkter; en enkeltkrystallorientering kan bestå av flere parallelle krystallorienteringer som danner en krystallorienteringsfamilie; krystallorienteringsfamilien dekker alle gitterpunkter i krystallen.
Betydningen av krystallorientering ligger i å indikere retningsarrangementet av atomer i krystallen. For eksempel representerer [111] krystallorienteringen en spesifikk retning der projeksjonsforholdene til de tre koordinataksene er 1:1:1.
2. Definisjon og egenskaper av krystallplan
Et krystallplan er et plan med atomarrangement i en krystall, representert av krystallplanindekser (Miller-indekser). For eksempel indikerer (111) at de resiproke av avskjæringene til krystallplanet på koordinataksene er i forholdet 1:1:1. Krystallplanet har følgende egenskaper: hvert krystallplan inneholder et uendelig antall gitterpunkter; hvert krystallplan har et uendelig antall parallelle plan som danner en krystallplanfamilie; krystallplanfamilien dekker hele krystallen.
Bestemmelsen av Miller-indekser innebærer å ta avskjæringene til krystallplanet på hver koordinatakse, finne deres resiproke og konvertere dem til det minste heltallsforholdet. For eksempel har (111) krystallplanet avskjæringer på x-, y- og z-aksene i forholdet 1:1:1.
3. Forholdet mellom krystallplan og krystallorientering
Krystallplan og krystallorientering er to forskjellige måter å beskrive den geometriske strukturen til en krystall. Krystallorientering refererer til arrangementet av atomer langs en bestemt retning, mens et krystallplan refererer til arrangementet av atomer på et spesifikt plan. Disse to har en viss korrespondanse, men de representerer forskjellige fysiske konsepter.
Nøkkelforhold: Normalvektoren til et krystallplan (dvs. vektoren vinkelrett på det planet) tilsvarer en krystallorientering. For eksempel tilsvarer normalvektoren til (111) krystallplanet [111] krystallorienteringen, noe som betyr at atomarrangementet langs [111]-retningen er vinkelrett på det planet.
I halvlederprosesser påvirker valget av krystallplan i stor grad enhetens ytelse. For eksempel, i silisiumbaserte halvledere, er vanlige krystallplan (100) og (111)-planene fordi de har forskjellige atomarrangementer og bindingsmetoder i forskjellige retninger. Egenskaper som elektronmobilitet og overflateenergi varierer på forskjellige krystallplan, noe som påvirker ytelsen og vekstprosessen til halvlederenheter.
4. Praktiske anvendelser i halvlederprosesser
I silisiumbasert halvlederproduksjon brukes krystallorientering og krystallplan i mange aspekter:
Krystallvekst: Halvlederkrystaller dyrkes vanligvis langs spesifikke krystallorienteringer. Silisiumkrystaller vokser oftest langs [100] eller [111] orienteringene fordi stabiliteten og atomarrangementet i disse orienteringene er gunstige for krystallvekst.
Etseprosess: Ved våtetsing har forskjellige krystallplan varierende etsningshastigheter. For eksempel varierer etsningshastighetene på (100) og (111) silisiumplanene, noe som resulterer i anisotropiske etseeffekter.
Enhetsegenskaper: Elektronmobiliteten i MOSFET-enheter påvirkes av krystallplanet. Vanligvis er mobiliteten høyere på (100)-planet, og det er grunnen til at moderne silisiumbaserte MOSFET-er hovedsakelig bruker (100) wafere.
Oppsummert er krystallplan og krystallorienteringer to grunnleggende måter å beskrive strukturen til krystaller i krystallografi. Krystallorientering representerer retningsegenskapene i en krystall, mens krystallplan beskriver spesifikke plan i krystallen. Disse to konseptene er nært beslektet i halvlederproduksjon. Valget av krystallplan påvirker direkte materialets fysiske og kjemiske egenskaper, mens krystallorientering påvirker krystallvekst og prosesseringsteknikker. Å forstå forholdet mellom krystallplan og orienteringer er avgjørende for å optimalisere halvlederprosesser og forbedre enhetens ytelse.
Innleggstid: Okt-08-2024