ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനും ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിയിലെ രണ്ട് പ്രധാന ആശയങ്ങളാണ്, സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇൻ്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് ടെക്നോളജിയിലെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുമായി അടുത്ത ബന്ധമുണ്ട്.
1.ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ്റെ നിർവചനവും ഗുണങ്ങളും
ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ഒരു പ്രത്യേക ദിശയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, സാധാരണയായി ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ സൂചികകൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയ്ക്കുള്ളിലെ ഏതെങ്കിലും രണ്ട് ലാറ്റിസ് പോയിൻ്റുകളെ ബന്ധിപ്പിച്ചാണ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ നിർവചിക്കുന്നത്, അതിന് ഇനിപ്പറയുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്: ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനിലും അനന്തമായ ലാറ്റിസ് പോയിൻ്റുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനിൽ ഒന്നിലധികം സമാന്തര ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം, ഇത് ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ ഫാമിലി രൂപീകരിക്കുന്നു; ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ കുടുംബം ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ എല്ലാ ലാറ്റിസ് പോയിൻ്റുകളും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ദിശാ ക്രമീകരണം സൂചിപ്പിക്കുന്നതിലാണ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ്റെ പ്രാധാന്യം. ഉദാഹരണത്തിന്, [111] ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ ഒരു പ്രത്യേക ദിശയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അവിടെ മൂന്ന് കോർഡിനേറ്റ് അക്ഷങ്ങളുടെ പ്രൊജക്ഷൻ അനുപാതം 1:1:1 ആണ്.
2. ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളുടെ നിർവചനവും ഗുണങ്ങളും
ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിൻ സൂചികകൾ (മില്ലർ സൂചികകൾ) പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ആറ്റം ക്രമീകരണത്തിൻ്റെ ഒരു തലമാണ് ക്രിസ്റ്റൽ തലം. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) സൂചിപ്പിക്കുന്നത് കോർഡിനേറ്റ് അച്ചുതണ്ടുകളിലെ ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനിൻ്റെ ഇൻ്റർസെപ്‌റ്റുകളുടെ റെസിപ്രോക്കൽസ് 1:1:1 എന്ന അനുപാതത്തിലാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന് ഇനിപ്പറയുന്ന ഗുണങ്ങളുണ്ട്: ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിലും അനന്തമായ ലാറ്റിസ് പോയിൻ്റുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനിനും അനന്തമായ സമാന്തര തലങ്ങൾ ഉണ്ട്; ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിൻ കുടുംബം മുഴുവൻ ക്രിസ്റ്റലിനെ മൂടുന്നു.
മില്ലർ സൂചികകളുടെ നിർണ്ണയത്തിൽ ഓരോ കോർഡിനേറ്റ് അക്ഷത്തിലും ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനിൻ്റെ ഇൻ്റർസെപ്റ്റുകൾ എടുക്കുകയും അവയുടെ പരസ്പരബന്ധം കണ്ടെത്തുകയും അവയെ ഏറ്റവും ചെറിയ പൂർണ്ണസംഖ്യ അനുപാതത്തിലേക്ക് മാറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനിന് 1:1:1 എന്ന അനുപാതത്തിൽ x, y, z അക്ഷങ്ങളിൽ തടസ്സങ്ങളുണ്ട്.
3. ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം
ഒരു ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ജ്യാമിതീയ ഘടന വിവരിക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വഴികളാണ് ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനും. ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ എന്നത് ഒരു നിർദ്ദിഷ്ട ദിശയിൽ ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ തലം ഒരു നിർദ്ദിഷ്ട തലത്തിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഇവ രണ്ടിനും ഒരു നിശ്ചിത കത്തിടപാടുകൾ ഉണ്ട്, എന്നാൽ അവ വ്യത്യസ്ത ഭൗതിക ആശയങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
പ്രധാന ബന്ധം: ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിൻ്റെ സാധാരണ വെക്റ്റർ (അതായത്, ആ തലത്തിന് ലംബമായ വെക്റ്റർ) ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനുമായി യോജിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിൻ്റെ സാധാരണ വെക്റ്റർ [111] ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനുമായി യോജിക്കുന്നു, അതായത് [111] ദിശയിലുള്ള ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണം ആ തലത്തിന് ലംബമാണ്.
അർദ്ധചാലക പ്രക്രിയകളിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ വിമാനങ്ങളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് ഉപകരണത്തിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തെ വളരെയധികം ബാധിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ, സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകൾ (100), (111) തലങ്ങളാണ്, കാരണം അവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്ത ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണങ്ങളും വ്യത്യസ്ത ദിശകളിൽ ബോണ്ടിംഗ് രീതികളും ഉണ്ട്. അർദ്ധചാലക ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനത്തെയും വളർച്ചാ പ്രക്രിയയെയും സ്വാധീനിക്കുന്ന വിവിധ ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളിൽ ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റി, ഉപരിതല ഊർജ്ജം തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങൾ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.
4. അർദ്ധചാലക പ്രക്രിയകളിലെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ
സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനും ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും പല വശങ്ങളിൽ പ്രയോഗിക്കുന്നു:
ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച: അർദ്ധചാലക പരലുകൾ സാധാരണയായി പ്രത്യേക ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനുകളിലാണ് വളരുന്നത്. സിലിക്കൺ പരലുകൾ സാധാരണയായി [100] അല്ലെങ്കിൽ [111] ഓറിയൻ്റേഷനുകളിലാണ് വളരുന്നത്, കാരണം ഈ ഓറിയൻ്റേഷനുകളിലെ സ്ഥിരതയും ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണവും ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് അനുകൂലമാണ്.
എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയ: വെറ്റ് എച്ചിംഗിൽ, വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകൾക്ക് വ്യത്യസ്ത എച്ചിംഗ് നിരക്കുകൾ ഉണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, സിലിക്കണിൻ്റെ (100), (111) പ്ലെയിനുകളിലെ എച്ചിംഗ് നിരക്കുകൾ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് അനിസോട്രോപിക് എച്ചിംഗ് ഇഫക്റ്റുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.
ഉപകരണ സവിശേഷതകൾ: MOSFET ഉപകരണങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റിയെ ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിൻ ബാധിക്കുന്നു. സാധാരണഗതിയിൽ, (100) വിമാനത്തിൽ മൊബിലിറ്റി കൂടുതലാണ്, അതിനാലാണ് ആധുനിക സിലിക്കൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള MOSFET-കൾ പ്രധാനമായും (100) വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
ചുരുക്കത്തിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷനുകളും ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിയിൽ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഘടന വിവരിക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് അടിസ്ഥാന മാർഗങ്ങളാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ദിശാസൂചന ഗുണങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അതേസമയം ക്രിസ്റ്റൽ വിമാനങ്ങൾ ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ നിർദ്ദിഷ്ട തലങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നു. ഈ രണ്ട് ആശയങ്ങളും അർദ്ധചാലക നിർമ്മാണത്തിൽ അടുത്ത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് മെറ്റീരിയലിൻ്റെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു, അതേസമയം ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയൻ്റേഷൻ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയെയും പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികതകളെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു. അർദ്ധചാലക പ്രക്രിയകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും ഉപകരണ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ഓറിയൻ്റേഷനുകളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം മനസ്സിലാക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഒക്ടോബർ-08-2024