Kristal-planoak eta kristal-orientazioa kristalografian oinarrizko bi kontzeptu dira, silizioan oinarritutako zirkuitu integratuko teknologiaren kristal-egiturarekin oso lotuta.
1.Kristalaren orientazioaren definizioa eta propietateak
Kristalaren orientazioak kristal baten barruko norabide zehatz bat adierazten du, normalean kristalen orientazio indizeen bidez adierazten da. Kristalaren orientazioa kristal-egituraren barruan edozein sare-puntu lotuz definitzen da, eta ezaugarri hauek ditu: kristal-orientazio bakoitzak sare-puntu infinitu bat dauka; kristal bakarreko orientazio bat kristal paraleloko orientazio anitzez osatua izan daiteke, kristal orientazio familia bat osatuz; kristalaren orientazio-familiak kristalaren barruko sare-puntu guztiak estaltzen ditu.
Kristalaren orientazioaren garrantzia kristalaren barruan atomoen norabide-antolaketa adieraztean datza. Adibidez, [111] kristalaren orientazioak norabide zehatz bat adierazten du, non hiru koordenatu-ardatzetako proiekzio-erlazioak 1:1:1 diren.
2. Kristal-planoen definizioa eta propietateak
Kristal-planoa kristal baten barruan dagoen atomoen antolamendu-planoa da, kristal-planoen indizeek (Miller-indizeak) irudikatuta. Adibidez, (111)-k adierazten du koordenatu-ardatzetan kristal-planoaren ebakitzeen elkarrekikoak 1:1:1 erlazioan daudela. Kristal-planoak propietate hauek ditu: kristal-plano bakoitzak sare-puntu infinitu ditu; kristal-plano bakoitzak plano paralelo kopuru infinitu bat du kristal-planoen familia osatzen dutenak; kristal-planoen familiak kristal osoa estaltzen du.
Miller indizeak zehazteak koordenatu-ardatz bakoitzean kristal-planoaren ebakidurak hartu, haien elkarrekikoak aurkitzea eta osoko ratio txikienera bihurtzea dakar. Adibidez, (111) kristal-planoak ebakidurak ditu x, y eta z ardatzetan 1:1:1 erlazioan.
3. Kristal-planoen eta kristal-orientazioaren arteko erlazioa
Kristal-planoak eta kristalaren orientazioa kristal baten egitura geometrikoa deskribatzeko bi modu desberdin dira. Kristalaren orientazioa atomoen antolamenduari dagokio norabide zehatz batean, kristal-planoa, berriz, atomoen antolamenduari. Bi hauek korrespondentzia jakin bat dute, baina kontzeptu fisiko desberdinak adierazten dituzte.
Gako erlazioa: kristal-plano baten bektore normala (hau da, plano horren perpendikularra den bektorea) kristal-orientazio bati dagokio. Esaterako, (111) kristal-planoaren bektore normala [111] kristalaren orientazioari dagokio, hau da, [111] norabideko antolamendu atomikoa plano horren perpendikularra dela.
Prozesu erdieroaleetan, kristal-planoen hautaketak asko eragiten du gailuaren errendimenduan. Esate baterako, silizioan oinarritutako erdieroaleetan, normalean erabiltzen diren kristal-planoak (100) eta (111) planoak dira, antolamendu atomiko eta lotura-metodo desberdinak dituztelako norabide ezberdinetan. Elektronien mugikortasuna eta gainazaleko energia bezalako propietateak kristal-plano desberdinetan aldatzen dira, eta gailu erdieroaleen errendimenduan eta hazkuntza-prozesuan eragiten dute.
4. Aplikazio praktikoak Prozesu Erdieroaleetan
Silizioan oinarritutako erdieroaleen fabrikazioan, kristalen orientazioa eta kristalen planoak alderdi askotan aplikatzen dira:
Kristalaren hazkundea: kristal erdieroaleak normalean kristal-orientazio espezifikoetan hazten dira. Silizio-kristalak [100] edo [111] orientazioetan hazten dira gehienetan, orientazio horietan egonkortasuna eta antolamendu atomikoa kristalen hazkuntzarako egokiak direlako.
Aguaforte-prozesua: Aguaforte hezean, kristal-plano ezberdinek grabatze-tasa desberdinak dituzte. Esate baterako, silizioaren (100) eta (111) planoetako grabaketa-tasa desberdinak dira, eta grabaketa efektu anisotropikoak sortzen dira.
Gailuaren Ezaugarriak: MOSFET gailuetako elektroien mugikortasuna kristal-planoak eragiten du. Normalean, mugikortasuna handiagoa da (100) planoan, eta horregatik silizioan oinarritutako MOSFET modernoek (100) obleak erabiltzen dituzte nagusiki.
Laburbilduz, kristalen planoak eta kristalen orientazioak kristalografian kristalen egitura deskribatzeko oinarrizko bi modu dira. Kristalaren orientazioak kristal baten barruko norabide-propietateak adierazten ditu, kristal-planoek kristalaren barruko plano espezifikoak deskribatzen dituzten bitartean. Bi kontzeptu hauek oso lotuta daude erdieroaleen fabrikazioan. Kristal-planoen hautaketak zuzenean eragiten die materialaren propietate fisiko eta kimikoei, eta kristalaren orientazioak kristalen hazkuntzan eta prozesatzeko tekniketan eragiten du. Kristal-planoen eta orientazioen arteko erlazioa ulertzea funtsezkoa da erdieroaleen prozesuak optimizatzeko eta gailuen errendimendua hobetzeko.
Argitalpenaren ordua: 2024-10-08