ക്രിസ്റ്റൽ തലങ്ങളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനും ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിയിലെ രണ്ട് പ്രധാന ആശയങ്ങളാണ്, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ട് സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയുമായി അടുത്ത ബന്ധമുണ്ട്.
1. ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷന്റെ നിർവചനവും ഗുണങ്ങളും
ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ഒരു പ്രത്യേക ദിശയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, സാധാരണയായി ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ സൂചികകൾ ഇത് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയ്ക്കുള്ളിലെ ഏതെങ്കിലും രണ്ട് ലാറ്റിസ് പോയിന്റുകളെ ബന്ധിപ്പിച്ചാണ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ നിർവചിക്കുന്നത്, ഇതിന് ഇനിപ്പറയുന്ന സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്: ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനിലും അനന്തമായ ലാറ്റിസ് പോയിന്റുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ഒരൊറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനിൽ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ കുടുംബം രൂപപ്പെടുത്തുന്ന ഒന്നിലധികം സമാന്തര ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാം; ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ കുടുംബം ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ എല്ലാ ലാറ്റിസ് പോയിന്റുകളെയും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ദിശാ ക്രമീകരണം സൂചിപ്പിക്കുന്നതിലാണ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷന്റെ പ്രാധാന്യം. ഉദാഹരണത്തിന്, [111] ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ മൂന്ന് കോർഡിനേറ്റ് അക്ഷങ്ങളുടെ പ്രൊജക്ഷൻ അനുപാതങ്ങൾ 1:1:1 ആയ ഒരു പ്രത്യേക ദിശയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
2. ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളുടെ നിർവചനവും ഗുണങ്ങളും
ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തിന്റെ ഒരു തലമാണ് ക്രിസ്റ്റൽ തലം, ഇത് ക്രിസ്റ്റൽ തല സൂചികകളാൽ (മില്ലർ സൂചികകൾ) പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) സൂചിപ്പിക്കുന്നത് കോർഡിനേറ്റ് അക്ഷങ്ങളിലെ ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന്റെ ഇന്റർസെപ്റ്റുകളുടെ റെസിപ്ലോറുകൾ 1:1:1 എന്ന അനുപാതത്തിലാണെന്നാണ്. ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന് ഇനിപ്പറയുന്ന ഗുണങ്ങളുണ്ട്: ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിലും അനന്തമായ ലാറ്റിസ് പോയിന്റുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; ഓരോ ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിലും ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ തല കുടുംബം രൂപപ്പെടുത്തുന്ന അനന്തമായ സമാന്തര തലങ്ങളുണ്ട്; ക്രിസ്റ്റൽ തല കുടുംബം മുഴുവൻ ക്രിസ്റ്റലിനെയും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.
മില്ലർ സൂചികകളുടെ നിർണ്ണയത്തിൽ ഓരോ കോർഡിനേറ്റ് അച്ചുതണ്ടിലുമുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന്റെ ഇന്റർസെപ്റ്റുകൾ എടുത്ത്, അവയുടെ പരസ്പരബന്ധങ്ങൾ കണ്ടെത്തി, അവയെ ഏറ്റവും ചെറിയ പൂർണ്ണസംഖ്യ അനുപാതമാക്കി മാറ്റുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിൽ 1:1:1 എന്ന അനുപാതത്തിൽ x, y, z അക്ഷങ്ങളിൽ ഇന്റർസെപ്റ്റുകൾ ഉണ്ട്.
3. ക്രിസ്റ്റൽ തലങ്ങളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം
ഒരു ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ജ്യാമിതീയ ഘടനയെ വിവരിക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വഴികളാണ് ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനും. ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിലുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെയാണ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, അതേസമയം ഒരു പ്രത്യേക തലത്തിലുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണത്തെയാണ് ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിൻ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. ഇവ രണ്ടിനും ഒരു പ്രത്യേക പൊരുത്തമുണ്ട്, പക്ഷേ അവ വ്യത്യസ്ത ഭൗതിക ആശയങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.
കീ ബന്ധം: ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന്റെ സാധാരണ വെക്റ്റർ (അതായത്, ആ തലത്തിലേക്ക് ലംബമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന വെക്റ്റർ) ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനുമായി യോജിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, (111) ക്രിസ്റ്റൽ തലത്തിന്റെ സാധാരണ വെക്റ്റർ [111] ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനുമായി യോജിക്കുന്നു, അതായത് [111] ദിശയിലുള്ള ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണം ആ തലത്തിന് ലംബമാണ്.
സെമികണ്ടക്ടർ പ്രക്രിയകളിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് ഉപകരണ പ്രകടനത്തെ വളരെയധികം ബാധിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത സെമികണ്ടക്ടറുകളിൽ, സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകൾ (100) ഉം (111) പ്ലാനുകളുമാണ്, കാരണം അവയ്ക്ക് വ്യത്യസ്ത ദിശകളിൽ വ്യത്യസ്ത ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണങ്ങളും ബോണ്ടിംഗ് രീതികളും ഉണ്ട്. ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റി, ഉപരിതല ഊർജ്ജം തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങൾ വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലാനുകളിൽ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു, ഇത് സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രകടനത്തെയും വളർച്ചാ പ്രക്രിയയെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു.
4. സെമികണ്ടക്ടർ പ്രക്രിയകളിലെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗങ്ങൾ
സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനും ക്രിസ്റ്റൽ തലങ്ങളും പല വശങ്ങളിലും പ്രയോഗിക്കുന്നു:
ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച: സെമികണ്ടക്ടർ ക്രിസ്റ്റലുകൾ സാധാരണയായി നിർദ്ദിഷ്ട ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനുകളിലാണ് വളരുന്നത്. സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റലുകൾ സാധാരണയായി [100] അല്ലെങ്കിൽ [111] ഓറിയന്റേഷനുകളിലാണ് വളരുന്നത്, കാരണം ഈ ഓറിയന്റേഷനുകളിലെ സ്ഥിരതയും ആറ്റോമിക് ക്രമീകരണവും ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് അനുകൂലമാണ്.
എച്ചിംഗ് പ്രക്രിയ: വെറ്റ് എച്ചിംഗിൽ, വ്യത്യസ്ത ക്രിസ്റ്റൽ തലങ്ങൾക്ക് വ്യത്യസ്ത എച്ചിംഗ് നിരക്കുകൾ ഉണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, സിലിക്കണിന്റെ (100) ഉം (111) തലങ്ങളിലെ എച്ചിംഗ് നിരക്കുകൾ വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു, ഇത് അനിസോട്രോപിക് എച്ചിംഗ് ഇഫക്റ്റുകൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.
ഉപകരണ സവിശേഷതകൾ: MOSFET ഉപകരണങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോൺ മൊബിലിറ്റിയെ ക്രിസ്റ്റൽ തലം ബാധിക്കുന്നു. സാധാരണയായി, (100) തലത്തിൽ മൊബിലിറ്റി കൂടുതലാണ്, അതുകൊണ്ടാണ് ആധുനിക സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത MOSFET-കൾ പ്രധാനമായും (100) വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.
ചുരുക്കത്തിൽ, ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിയിൽ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ ഘടന വിവരിക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് അടിസ്ഥാന മാർഗങ്ങളാണ് ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷനുകളും. ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ ദിശാസൂചന ഗുണങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അതേസമയം ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകൾ ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിലെ പ്രത്യേക തലങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിൽ ഈ രണ്ട് ആശയങ്ങളും അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ഭൗതികവും രാസപരവുമായ ഗുണങ്ങളെ നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു, അതേസമയം ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയെയും പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികതകളെയും സ്വാധീനിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ പ്രക്രിയകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനും ഉപകരണ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും ക്രിസ്റ്റൽ പ്ലെയിനുകളും ഓറിയന്റേഷനുകളും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം മനസ്സിലാക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്.
പോസ്റ്റ് സമയം: ഒക്ടോബർ-08-2024