Kristal-planoak eta kristalen orientazioa kristalografian funtsezko bi kontzeptu dira, silizioan oinarritutako zirkuitu integratu teknologiako kristal-egiturarekin estuki lotuta.
1. Kristalen Orientazioaren Definizioa eta Propietateak
Kristalaren orientazioak kristal baten barruko norabide espezifiko bat adierazten du, normalean kristalaren orientazio-indizeen bidez adierazten dena. Kristalaren orientazioa kristal-egituraren barruko bi sare-puntu lotuz definitzen da, eta ezaugarri hauek ditu: kristal-orientazio bakoitzak sare-puntu kopuru infinitu bat dauka; kristal-orientazio bakar batek kristal-orientazio paralelo anitz izan ditzake, kristal-orientazio-familia bat osatuz; kristal-orientazio-familiak kristalaren barruko sare-puntu guztiak hartzen ditu barne.
Kristalaren orientazioaren garrantzia kristalaren barruko atomoen norabide-antolamendua adieraztean datza. Adibidez, [111] kristalaren orientazioak hiru koordenatu-ardatzen proiekzio-erlazioak 1:1:1 diren norabide espezifiko bat adierazten du.
2. Kristal-planoen definizioa eta propietateak
Kristal-planoa kristal baten barruko atomoen antolamendu-planoa da, kristal-planoaren indizeek (Miller indizeak) irudikatua. Adibidez, (111) adierazten du kristal-planoaren ebakidura-puntuen alderantzizkoak koordenatu-ardatzetan 1:1:1 proportzioan daudela. Kristal-planoak propietate hauek ditu: kristal-plano bakoitzak sare-puntu infinitu ditu; kristal-plano bakoitzak plano paralelo infinitu ditu, kristal-planoen familia bat osatuz; kristal-planoen familiak kristal osoa hartzen du.
Miller indizeen zehaztapenak kristal-planoaren ebakidura-puntuak koordenatu-ardatz bakoitzean hartzea, haien alderantzizko balioak aurkitzea eta zenbaki osoen erlazio txikienera bihurtzea dakar. Adibidez, (111) kristal-planoak x, y eta z ardatzetan ebakidura-puntuak 1:1:1 erlazioan ditu.
3. Kristal-planoen eta kristal-orientazioaren arteko erlazioa
Kristal-planoak eta kristal-orientazioa kristal baten egitura geometrikoa deskribatzeko bi modu desberdin dira. Kristal-orientazioak atomoen antolamendua adierazten du norabide jakin batean zehar, eta kristal-planoak, berriz, atomoen antolamendua plano jakin batean. Bi hauek korrespondentzia jakin bat dute, baina kontzeptu fisiko desberdinak ordezkatzen dituzte.
Erlazio gakoa: Kristal-plano baten bektore normala (hau da, plano horrekiko perpendikularra den bektorea) kristalaren orientazio bati dagokio. Adibidez, (111) kristal-planoaren bektore normala [111] kristalaren orientazioari dagokio, hau da, [111] norabidean zeharreko antolamendu atomikoa plano horrekiko perpendikularra da.
Erdieroaleen prozesuetan, kristal-planoen aukeraketak eragin handia du gailuaren errendimenduan. Adibidez, siliziozko erdieroaleetan, ohikoenak diren kristal-planoak (100) eta (111) planoak dira, atomoen antolamendu eta lotura-metodo desberdinak dituztelako norabide desberdinetan. Elektroi-mugikortasuna eta gainazaleko energia bezalako propietateak aldatu egiten dira kristal-plano desberdinetan, eta horrek eragina du erdieroaleen gailuen errendimenduan eta hazkuntza-prozesuan.
4. Aplikazio praktikoak erdieroaleen prozesuetan
Silizioan oinarritutako erdieroaleen fabrikazioan, kristalen orientazioa eta kristal-planoak hainbat alderditan aplikatzen dira:
Kristalen Hazkuntza: Erdieroale kristalak normalean kristalen orientazio espezifikoetan hazten dira. Silizio kristalak gehienetan [100] edo [111] orientazioetan hazten dira, orientazio horietako egonkortasuna eta atomoen antolamendua kristalen hazkuntzarako egokiak direlako.
Grabatu-prozesua: Grabatu hezean, kristal-plano ezberdinek grabatze-tasa desberdinak dituzte. Adibidez, silizioaren (100) eta (111) planoetako grabatze-tasak desberdinak dira, eta horrek grabatze-efektu anisotropikoak sortzen ditu.
Gailuaren ezaugarriak: MOSFET gailuen elektroien mugikortasuna kristal-planoak eragiten du. Normalean, mugikortasuna handiagoa da (100) planoan, eta horregatik siliziozko MOSFET modernoek (100) obleak erabiltzen dituzte gehienbat.
Laburbilduz, kristal-planoak eta kristalen orientazioak kristalografian kristalen egitura deskribatzeko bi modu funtsezko dira. Kristalaren orientazioak kristal baten barruko propietate direkzionalak adierazten ditu, eta kristal-planoek, berriz, kristalaren barruko plano espezifikoak. Bi kontzeptu hauek oso lotuta daude erdieroaleen fabrikazioan. Kristal-planoen hautaketak zuzenean eragiten die materialaren propietate fisiko eta kimikoei, eta kristalaren orientazioak, berriz, kristalaren hazkuntzari eta prozesatzeko teknikei. Kristal-planoen eta orientazioen arteko erlazioa ulertzea ezinbestekoa da erdieroaleen prozesuak optimizatzeko eta gailuen errendimendua hobetzeko.
Argitaratze data: 2024ko urriaren 8a