ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સ અને ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન એ ક્રિસ્ટલોગ્રાફીમાં બે મુખ્ય ખ્યાલો છે, જે સિલિકોન-આધારિત ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ ટેક્નોલોજીમાં ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચર સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે.
1.ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનની વ્યાખ્યા અને ગુણધર્મો
ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન સ્ફટિકની અંદર ચોક્કસ દિશા દર્શાવે છે, સામાન્ય રીતે ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન સૂચકાંકો દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનને ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરની અંદર કોઈપણ બે જાળીના બિંદુઓને જોડીને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને તે નીચેની લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે: દરેક ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનમાં અનંત સંખ્યામાં જાળીના બિંદુઓ હોય છે; એક ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનમાં બહુવિધ સમાંતર ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનનો સમાવેશ થઈ શકે છે જે ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ફેમિલી બનાવે છે; ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ફેમિલી ક્રિસ્ટલની અંદરના તમામ જાળીના બિંદુઓને આવરી લે છે.
ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનનું મહત્વ સ્ફટિકની અંદરના અણુઓની દિશાત્મક ગોઠવણીને દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, [111] ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ચોક્કસ દિશા દર્શાવે છે જ્યાં ત્રણ સંકલન અક્ષોના પ્રક્ષેપણ ગુણોત્તર 1:1:1 છે.
2. ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સની વ્યાખ્યા અને ગુણધર્મો
ક્રિસ્ટલ પ્લેન એ ક્રિસ્ટલની અંદર અણુની ગોઠવણીનું એક પ્લેન છે, જે ક્રિસ્ટલ પ્લેન ઇન્ડેક્સ (મિલર ઇન્ડેક્સ) દ્વારા રજૂ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, (111) સૂચવે છે કે સંકલન અક્ષો પરના ક્રિસ્ટલ પ્લેનના ઇન્ટરસેપ્ટ્સના પરસ્પર 1:1:1 ના ગુણોત્તરમાં છે. ક્રિસ્ટલ પ્લેનમાં નીચેના ગુણધર્મો છે: દરેક ક્રિસ્ટલ પ્લેનમાં અસંખ્ય જાળીના બિંદુઓ હોય છે; દરેક ક્રિસ્ટલ પ્લેનમાં અનંત સંખ્યામાં સમાંતર પ્લેન હોય છે જે ક્રિસ્ટલ પ્લેન ફેમિલી બનાવે છે; ક્રિસ્ટલ પ્લેન પરિવાર સમગ્ર સ્ફટિકને આવરી લે છે.
મિલર સૂચકાંકોના નિર્ધારણમાં દરેક સંકલન અક્ષ પર ક્રિસ્ટલ પ્લેનના ઇન્ટરસેપ્ટ્સ લેવા, તેમના પારસ્પરિકતા શોધવા અને તેમને સૌથી નાના પૂર્ણાંક ગુણોત્તરમાં રૂપાંતરિત કરવાનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, (111) ક્રિસ્ટલ પ્લેનમાં 1:1:1 ના ગુણોત્તરમાં x, y અને z અક્ષો પર ઇન્ટરસેપ્ટ છે.
3. ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સ અને ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન વચ્ચેનો સંબંધ
ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સ અને ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન એ ક્રિસ્ટલની ભૌમિતિક રચનાનું વર્ણન કરવાની બે અલગ અલગ રીતો છે. ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન એ ચોક્કસ દિશામાં અણુઓની ગોઠવણીનો ઉલ્લેખ કરે છે, જ્યારે ક્રિસ્ટલ પ્લેન ચોક્કસ પ્લેન પર અણુઓની ગોઠવણીનો સંદર્ભ આપે છે. આ બે ચોક્કસ પત્રવ્યવહાર ધરાવે છે, પરંતુ તેઓ વિવિધ ભૌતિક ખ્યાલોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
મુખ્ય સંબંધ: ક્રિસ્ટલ પ્લેનનું સામાન્ય વેક્ટર (એટલે કે, તે પ્લેન પર લંબરૂપ વેક્ટર) ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનને અનુરૂપ છે. ઉદાહરણ તરીકે, (111) ક્રિસ્ટલ પ્લેનનું સામાન્ય વેક્ટર [111] ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશનને અનુરૂપ છે, જેનો અર્થ છે કે [111] દિશામાં અણુ વ્યવસ્થા તે પ્લેન પર લંબરૂપ છે.
સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓમાં, ક્રિસ્ટલ પ્લેનની પસંદગી ઉપકરણની કામગીરીને મોટા પ્રમાણમાં અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોન-આધારિત સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ક્રિસ્ટલ પ્લેન (100) અને (111) પ્લેન છે કારણ કે તેમની પાસે અલગ અલગ અણુ વ્યવસ્થા અને અલગ-અલગ દિશામાં બંધન પદ્ધતિઓ છે. ઇલેક્ટ્રોન ગતિશીલતા અને સપાટી ઉર્જા જેવા ગુણધર્મો વિવિધ ક્રિસ્ટલ પ્લેન પર બદલાય છે, જે સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોની કામગીરી અને વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાને પ્રભાવિત કરે છે.
4. સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓમાં પ્રાયોગિક એપ્લિકેશનો
સિલિકોન-આધારિત સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં, ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન અને ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સને ઘણા પાસાઓમાં લાગુ કરવામાં આવે છે:
ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ: સેમિકન્ડક્ટર સ્ફટિકો સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન સાથે ઉગાડવામાં આવે છે. સિલિકોન સ્ફટિકો સામાન્ય રીતે [100] અથવા [111] ઓરિએન્ટેશન સાથે ઉગે છે કારણ કે આ ઓરિએન્ટેશનમાં સ્થિરતા અને અણુ વ્યવસ્થા ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ માટે અનુકૂળ છે.
ઈચિંગ પ્રક્રિયા: વેટ ઈચિંગમાં, વિવિધ ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સમાં અલગ અલગ એચિંગ દર હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, સિલિકોનના (100) અને (111) પ્લેન પર એચીંગ રેટ અલગ-અલગ છે, જેના પરિણામે એનિસોટ્રોપિક એચીંગ અસરો થાય છે.
ઉપકરણની લાક્ષણિકતાઓ: MOSFET ઉપકરણોમાં ઇલેક્ટ્રોનની ગતિશીલતા ક્રિસ્ટલ પ્લેન દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. સામાન્ય રીતે, (100) પ્લેન પર ગતિશીલતા વધુ હોય છે, તેથી જ આધુનિક સિલિકોન-આધારિત MOSFET મુખ્યત્વે (100) વેફરનો ઉપયોગ કરે છે.
સારાંશમાં, ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સ અને ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન એ ક્રિસ્ટલોગ્રાફીમાં સ્ફટિકોની રચનાનું વર્ણન કરવાની બે મૂળભૂત રીતો છે. ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ક્રિસ્ટલની અંદરના દિશાત્મક ગુણધર્મોને રજૂ કરે છે, જ્યારે ક્રિસ્ટલ પ્લેન્સ ક્રિસ્ટલની અંદર ચોક્કસ વિમાનોનું વર્ણન કરે છે. આ બે વિભાવનાઓ સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં નજીકથી સંબંધિત છે. ક્રિસ્ટલ પ્લેનની પસંદગી સામગ્રીના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોને સીધી અસર કરે છે, જ્યારે ક્રિસ્ટલ ઓરિએન્ટેશન ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ અને પ્રક્રિયા તકનીકોને પ્રભાવિત કરે છે. સેમિકન્ડક્ટર પ્રક્રિયાઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા અને ઉપકરણની કામગીરીમાં સુધારો કરવા માટે ક્રિસ્ટલ પ્લેન અને ઓરિએન્ટેશન વચ્ચેના સંબંધને સમજવું મહત્વપૂર્ણ છે.
પોસ્ટ સમય: ઑક્ટો-08-2024