Kristallebenen an Kristallorientéierung sinn zwee Kärkonzepter an der Kristallographie, déi enk mat der Kristallstruktur an der Silizium-baséierter integréierter Circuittechnologie verbonne sinn.
1. Definitioun an Eegeschafte vun der Kristallorientéierung
D'Kristallorientéierung representéiert eng spezifesch Richtung an engem Kristall, typescherweis ausgedréckt duerch Kristallorientéierungsindizes. D'Kristallorientéierung gëtt definéiert andeems zwou Gitterpunkten an der Kristallstruktur verbonne sinn, an huet déi folgend Charakteristiken: all Kristallorientéierung enthält eng onendlech Zuel vu Gitterpunkten; eng eenzeg Kristallorientéierung kann aus verschiddene parallele Kristallorientéierunge bestoen, déi eng Kristallorientéierungsfamill bilden; d'Kristallorientéierungsfamill deckt all Gitterpunkten am Kristall of.
D'Bedeitung vun der Kristallorientéierung läit doran, d'richtungsorientéiert Uerdnung vun den Atomer am Kristall unzeginn. Zum Beispill representéiert d'[111] Kristallorientéierung eng spezifesch Richtung, wou d'Projektiounsverhältnisser vun den dräi Koordinatenachsen 1:1:1 sinn.
2. Definitioun an Eegeschafte vu Kristallflächen
Eng Kristallfläch ass eng Fläch vun der Atomuerdnung an engem Kristall, déi duerch Kristallflächeindizes (Miller-Indizes) duergestallt gëtt. Zum Beispill weist (111) datt d'Reziproke vun den Ofschnëtter vun der Kristallfläch op de Koordinatenachsen am Verhältnes vun 1:1:1 sinn. D'Kristallfläch huet déi folgend Eegeschaften: all Kristallfläch enthält eng onendlech Zuel vu Gitterpunkten; all Kristallfläch huet eng onendlech Zuel vu parallele Flächen, déi eng Kristallflächefamill bilden; d'Kristallflächefamill deckt de ganze Kristall of.
D'Bestimmung vun de Miller-Indizes besteet doran, d'Ofschnëtter vun der Kristallfläch op all Koordinatenachs ze huelen, hir Reziproken ze fannen an se an dat klengst ganzt Verhältnis ëmzewandelen. Zum Beispill huet d'(111)-Kristallfläch Ofschnëtter op den x-, y- an z-Achsen am Verhältnes vun 1:1:1.
3. D'Bezéiung tëscht Kristallflächen an der Kristallorientéierung
Kristallebenen a Kristallorientéierung sinn zwou verschidde Weeër fir d'geometresch Struktur vun engem Kristall ze beschreiwen. Kristallorientéierung bezitt sech op d'Uerdnung vun den Atomer an enger spezifescher Richtung, während eng Kristallebene sech op d'Uerdnung vun den Atomer op enger spezifescher Ebene bezitt. Dës zwee hunn eng gewësse Korrespondenz, awer si representéieren verschidde physikalesch Konzepter.
Schlësselbezéiung: Den Normalvektor vun enger Kristallfläch (d.h. de Vektor senkrecht zu där Fläch) entsprécht enger Kristallorientéierung. Zum Beispill entsprécht den Normalvektor vun der (111) Kristallfläch der [111] Kristallorientéierung, dat heescht, datt d'Atomuerdnung laanscht d'[111]-Richtung senkrecht zu där Fläch ass.
A Hallefleederprozesser beaflosst d'Auswiel vun de Kristallflächen d'Leeschtung vun den Apparater staark. Zum Beispill, a Silizium-baséierten Hallefleeder sinn déi üblech benotzt Kristallflächen d'(100)- an (111)-Flächen, well se verschidden Atomerarrangementer a Bindungsmethoden a verschiddene Richtungen hunn. Eegeschafte wéi Elektronemobilitéit an Uewerflächenenergie variéieren op verschiddene Kristallflächen, wat d'Leeschtung an de Wuesstumsprozess vun Hallefleederkomponenten beaflossen.
4. Praktesch Uwendungen a Hallefleiterprozesser
An der Siliziumbaséierter Hallefleederproduktioun ginn Kristallorientéierung a Kristallebenen a ville Beräicher ugewannt:
Kristallwuesstum: Hallefleiterkristaller gi typescherweis laanscht spezifesch Kristallorientéierunge gewuess. Siliziumkristaller wuessen am heefegsten laanscht d'[100]- oder [111]-Orientéierungen, well d'Stabilitéit an d'Atomarrangement an dësen Orientéierunge fir de Kristallwuesstum gënschteg sinn.
Ätzprozess: Beim Naassätzen hunn ënnerschiddlech Kristallflächen ënnerschiddlech Ätzgeschwindegkeeten. Zum Beispill ënnerscheede sech d'Ätzgeschwindegkeeten op de (100)- an (111)-Flächen vum Silizium, wat zu anisotropen Ätzeffekter féiert.
Charakteristike vum Apparat: D'Elektronemobilitéit a MOSFET-Apparater gëtt vun der Kristallfläch beaflosst. Typesch ass d'Mobilitéit méi héich op der (100)-Fläch, dofir benotzen modern MOSFETs op Siliziumbasis haaptsächlech (100)-Waferen.
Zesummegefaasst sinn Kristallebenen an Kristallorientéierungen zwou fundamental Weeër fir d'Struktur vu Kristaller an der Kristallographie ze beschreiwen. D'Kristallorientéierung representéiert d'richtungsméisseg Eegeschafte bannent engem Kristall, während Kristallebenen spezifesch Ebenen am Kristall beschreiwen. Dës zwee Konzepter si enk matenee verbonnen an der Hallefleederherstellung. D'Auswiel vu Kristallebenen beaflosst direkt d'physikalesch a chemesch Eegeschafte vum Material, während d'Kristallorientéierung de Kristallwuesstum an d'Veraarbechtungstechniken beaflosst. D'Verständnis vun der Bezéiung tëscht Kristallebenen an Orientéierungen ass entscheedend fir d'Optimiséierung vun Hallefleederprozesser an d'Verbesserung vun der Leeschtung vun Apparater.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Oktober 2024