Kristal tekizlikleri we kristallaryň ugry kristallografiýada iki esasy düşünje bolup, kremniý esasly integral mikrosxema tehnologiýasyndaky kristal gurluşy bilen ýakyndan baglanyşyklydyr.
1. Kristal ugrynyň kesgitlemesi we häsiýetleri
Kristal ugry kristalyň içinde belli bir ugry görkezýär, adatça kristal ugry görkezijileri bilen beýan edilýär. Kristal ugry kristal gurluşynyň içinde islendik iki tor nokadyny birikdirmek arkaly kesgitlenýär we onuň aşakdaky aýratynlyklary bar: her bir kristal ugry çäksiz sanly tor nokatlaryny öz içine alýar; ýeke kristal ugry kristal ugry maşgalasyny emele getirýän birnäçe parallel kristal ugurlaryndan ybarat bolup biler; kristal ugry maşgalasy kristalyň içindeki ähli tor nokatlaryny öz içine alýar.
Kristal ugrynyň ähmiýeti kristalyň içinde atomlaryň ugur boýunça ýerleşişini görkezmekdedir. Mysal üçin, [111] kristal ugry üç koordinat okunyň proýeksiýa gatnaşyklary 1:1:1 bolan belli bir ugry görkezýär.
2. Kristal tekizlikleriň kesgitlemesi we häsiýetleri
Kristal tekizligi kristalyň içinde atomlaryň ýerleşiş tekizligi bolup, kristal tekizlik indeksleri (Miller indeksleri) bilen görkezilýär. Mysal üçin, (111) kristal tekizliginiň koordinata oklarynda kesişmeleriniň terslikleriniň 1:1:1 gatnaşygyndadygyny görkezýär. Kristal tekizligi aşakdaky häsiýetlere eýedir: her bir kristal tekizligi çäksiz sanly tor nokatlaryny öz içine alýar; her bir kristal tekizligi kristal tekizlik maşgalasyny emele getirýän çäksiz sanly parallel tekizliklere eýedir; kristal tekizlik maşgalasy tutuş kristaly örtýär.
Miller indekslerini kesgitlemek her bir koordinat okunda kristal tekizliginiň kesişmelerini almagy, olaryň özara deňleşmelerini tapmagy we olary iň kiçi bitin san gatnaşygyna öwürmegi öz içine alýar. Mysal üçin, (111) kristal tekizliginiň x, y we z oklarynda 1:1:1 gatnaşykda kesişmeleri bar.
3. Kristal tekizlikleri bilen kristalyň ugry arasyndaky baglanyşyk
Kristal tekizlikleri we kristal ugry kristalyň geometrik gurluşyny beýan etmegiň iki dürli usulydyr. Kristal ugry atomlaryň belli bir ugur boýunça ýerleşişini aňladýar, kristal tekizligi bolsa atomlaryň belli bir tekizlikde ýerleşişini aňladýar. Bu ikisiniň belli bir gabat gelmegi bar, ýöne olar dürli fiziki düşünjeleri aňladýar.
Esasy gatnaşyk: Kristal tekizliginiň normal wektory (ýagny, şol tekizlige perpendikulýar wektor) kristalyň ugruna gabat gelýär. Mysal üçin, (111) kristal tekizliginiň normal wektory [111] kristalyň ugruna gabat gelýär, ýagny [111] ugry boýunça atom düzümi şol tekizlige perpendikulýar.
Ýarymgeçiriji proseslerde kristal tekizlikleriniň saýlanmagy enjamyň işine uly täsir edýär. Mysal üçin, kremniý esasly ýarymgeçirijilerde, dürli ugurlarda dürli atom tertiplerine we baglanyşyk usullaryna eýe bolany üçin, giňden ulanylýan kristal tekizlikleri (100) we (111) tekizliklerdir. Elektron hereketliligi we ýüz energiýasy ýaly häsiýetler dürli kristal tekizliklerinde tapawutlanýar we ýarymgeçiriji enjamlaryň işine we ösüş prosesine täsir edýär.
4. Ýarymgeçiriji proseslerinde amaly ulanylyşlar
Kremniý esasly ýarymgeçirijiler önümçiliginde kristallaryň ugry we kristal tekizlikleri köp babatda ulanylýar:
Kristallaryň ösüşi: Ýarymgeçiriji kristallar, adatça, belli bir kristal ugurlary boýunça ösdürilýär. Kremniý kristallary, adatça, [100] ýa-da [111] ugurlary boýunça ösýär, sebäbi bu ugurlardaky durnuklylyk we atom düzümi kristallaryň ösüşi üçin amatlydyr.
Oýmak prosesi: Çygly oýmakda dürli kristal tekizlikleriniň oýmak tizligi dürli-dürli bolýar. Mysal üçin, kremniýiň (100) we (111) tekizliklerinde oýmak tizligi tapawutlanýar, bu bolsa anizotrop oýmak täsirine getirýär.
Enjamyň häsiýetnamalary: MOSFET enjamlarynda elektronlaryň hereketliligine kristal tekizligi täsir edýär. Adatça, hereketlilik (100) tekizlikde has ýokary bolýar, şonuň üçin häzirki zaman kremniý esasly MOSFET-ler esasan (100) waferleri ulanýarlar.
Gysgaça aýdylanda, kristall tekizlikleri we kristal ugurlary kristallografiýada kristallaryň gurluşyny beýan etmegiň iki esasy usulydyr. Kristal ugurlary kristalyň içindäki ugur häsiýetlerini görkezýär, kristal tekizlikleri bolsa kristalyň içindäki belli bir tekizlikleri beýan edýär. Bu iki düşünje ýarymgeçiriji önümçilikde ýakyn baglanyşyklydyr. Kristal tekizlikleriniň saýlanmagy materialyň fiziki we himiki häsiýetlerine gönüden-göni täsir edýär, kristal ugurlary bolsa kristalyň ösüşine we gaýtadan işlemegiň usullaryna täsir edýär. Kristal tekizlikleri bilen ugurlary arasyndaky baglanyşygy düşünmek ýarymgeçiriji proseslerini optimizirlemek we enjamyň işini gowulandyrmak üçin örän möhümdir.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 8-nji oktýabry