படிகத் தளங்கள் மற்றும் படிக நோக்குநிலை ஆகியவை படிகவியலில் இரண்டு முக்கிய கருத்துகளாகும், அவை சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒருங்கிணைந்த சுற்று தொழில்நுட்பத்தில் படிக அமைப்புடன் நெருக்கமாக தொடர்புடையவை.
1. படிக நோக்குநிலையின் வரையறை மற்றும் பண்புகள்
படிக நோக்குநிலை என்பது ஒரு படிகத்திற்குள் ஒரு குறிப்பிட்ட திசையைக் குறிக்கிறது, இது பொதுவாக படிக நோக்குநிலை குறியீடுகளால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. படிக நோக்குநிலை என்பது படிக அமைப்பிற்குள் உள்ள ஏதேனும் இரண்டு லட்டுப் புள்ளிகளை இணைப்பதன் மூலம் வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் இது பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒவ்வொரு படிக நோக்குநிலையும் எண்ணற்ற லட்டுப் புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளது; ஒரு ஒற்றை படிக நோக்குநிலை பல இணையான படிக நோக்குநிலைகளைக் கொண்டிருக்கலாம், இது ஒரு படிக நோக்குநிலை குடும்பத்தை உருவாக்குகிறது; படிக நோக்குநிலை குடும்பம் படிகத்திற்குள் உள்ள அனைத்து லட்டுப் புள்ளிகளையும் உள்ளடக்கியது.
படிக நோக்குநிலையின் முக்கியத்துவம் படிகத்திற்குள் உள்ள அணுக்களின் திசை அமைப்பைக் குறிப்பதில் உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, [111] படிக நோக்குநிலை மூன்று ஆய அச்சுகளின் திட்ட விகிதங்கள் 1:1:1 ஆக இருக்கும் ஒரு குறிப்பிட்ட திசையைக் குறிக்கிறது.
2. படிகத் தளங்களின் வரையறை மற்றும் பண்புகள்
ஒரு படிகத் தளம் என்பது ஒரு படிகத்திற்குள் உள்ள அணு அமைப்பின் ஒரு தளமாகும், இது படிகத் தள குறியீடுகளால் (மில்லர் குறியீடுகள்) குறிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, (111) என்பது ஆயத்தொலைவு அச்சுகளில் படிகத் தளத்தின் இடைமறிப்புகளின் பரஸ்பரங்கள் 1:1:1 என்ற விகிதத்தில் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. படிகத் தளம் பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒவ்வொரு படிகத் தளமும் எண்ணற்ற லட்டு புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளது; ஒவ்வொரு படிகத் தளமும் எண்ணற்ற இணையான தளங்களைக் கொண்டுள்ளது, இது ஒரு படிகத் தளக் குடும்பத்தை உருவாக்குகிறது; படிகத் தளக் குடும்பம் முழு படிகத்தையும் உள்ளடக்கியது.
மில்லர் குறியீடுகளைத் தீர்மானிப்பது, ஒவ்வொரு ஆய அச்சு அச்சிலும் படிகத் தளத்தின் குறுக்கீடுகளை எடுத்து, அவற்றின் பரஸ்பரங்களைக் கண்டறிந்து, அவற்றை மிகச்சிறிய முழு எண் விகிதமாக மாற்றுவதை உள்ளடக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, (111) படிகத் தளம் 1:1:1 என்ற விகிதத்தில் x, y மற்றும் z அச்சுகளில் குறுக்கீடுகளைக் கொண்டுள்ளது.
3. படிகத் தளங்களுக்கும் படிக நோக்குநிலைக்கும் இடையிலான உறவு
படிகத் தளங்கள் மற்றும் படிக நோக்குநிலை ஆகியவை ஒரு படிகத்தின் வடிவியல் அமைப்பை விவரிக்கும் இரண்டு வெவ்வேறு வழிகள். படிக நோக்குநிலை என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் அணுக்களின் ஏற்பாட்டைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒரு படிகத் தளம் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட தளத்தில் அணுக்களின் ஏற்பாட்டைக் குறிக்கிறது. இவை இரண்டும் ஒரு குறிப்பிட்ட தொடர்பைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை வெவ்வேறு இயற்பியல் கருத்துக்களைக் குறிக்கின்றன.
முக்கிய உறவு: ஒரு படிகத் தளத்தின் இயல்பான திசையன் (அதாவது, அந்தத் தளத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ள திசையன்) ஒரு படிக நோக்குநிலைக்கு ஒத்திருக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, (111) படிகத் தளத்தின் இயல்பான திசையன் [111] படிக நோக்குநிலைக்கு ஒத்திருக்கிறது, அதாவது [111] திசையில் உள்ள அணு அமைப்பு அந்தத் தளத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ளது.
குறைக்கடத்தி செயல்முறைகளில், படிகத் தளங்களின் தேர்வு சாதன செயல்திறனை பெரிதும் பாதிக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான குறைக்கடத்திகளில், பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் படிகத் தளங்கள் (100) மற்றும் (111) தளங்கள் ஆகும், ஏனெனில் அவை வெவ்வேறு திசைகளில் வெவ்வேறு அணு ஏற்பாடுகள் மற்றும் பிணைப்பு முறைகளைக் கொண்டுள்ளன. எலக்ட்ரான் இயக்கம் மற்றும் மேற்பரப்பு ஆற்றல் போன்ற பண்புகள் வெவ்வேறு படிகத் தளங்களில் வேறுபடுகின்றன, இது குறைக்கடத்தி சாதனங்களின் செயல்திறன் மற்றும் வளர்ச்சி செயல்முறையை பாதிக்கிறது.
4. குறைக்கடத்தி செயல்முறைகளில் நடைமுறை பயன்பாடுகள்
சிலிக்கான் அடிப்படையிலான குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில், படிக நோக்குநிலை மற்றும் படிகத் தளங்கள் பல அம்சங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:
படிக வளர்ச்சி: குறைக்கடத்தி படிகங்கள் பொதுவாக குறிப்பிட்ட படிக நோக்குநிலைகளில் வளர்க்கப்படுகின்றன. சிலிக்கான் படிகங்கள் பொதுவாக [100] அல்லது [111] நோக்குநிலைகளில் வளரும், ஏனெனில் இந்த நோக்குநிலைகளில் நிலைத்தன்மை மற்றும் அணு ஏற்பாடு படிக வளர்ச்சிக்கு சாதகமாக இருக்கும்.
செதுக்குதல் செயல்முறை: ஈரமான செதுக்கலில், வெவ்வேறு படிகத் தளங்கள் வெவ்வேறு செதுக்குதல் விகிதங்களைக் கொண்டுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, சிலிக்கானின் (100) மற்றும் (111) தளங்களில் செதுக்குதல் விகிதங்கள் வேறுபடுகின்றன, இதன் விளைவாக அனிசோட்ரோபிக் செதுக்குதல் விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன.
சாதன பண்புகள்: MOSFET சாதனங்களில் எலக்ட்ரான் இயக்கம் படிகத் தளத்தால் பாதிக்கப்படுகிறது. பொதுவாக, (100) தளத்தில் இயக்கம் அதிகமாக இருக்கும், அதனால்தான் நவீன சிலிக்கான் அடிப்படையிலான MOSFETகள் முக்கியமாக (100) வேஃபர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன.
சுருக்கமாக, படிகத் தளங்கள் மற்றும் படிக நோக்குநிலைகள் படிகவியலில் படிகங்களின் அமைப்பை விவரிக்க இரண்டு அடிப்படை வழிகள். படிக நோக்குநிலை என்பது ஒரு படிகத்திற்குள் உள்ள திசை பண்புகளைக் குறிக்கிறது, அதே நேரத்தில் படிகத் தளங்கள் படிகத்திற்குள் உள்ள குறிப்பிட்ட தளங்களை விவரிக்கின்றன. இந்த இரண்டு கருத்துக்களும் குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில் நெருங்கிய தொடர்புடையவை. படிகத் தளங்களின் தேர்வு நேரடியாக பொருளின் இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது, அதே நேரத்தில் படிக நோக்குநிலை படிக வளர்ச்சி மற்றும் செயலாக்க நுட்பங்களைப் பாதிக்கிறது. படிகத் தளங்கள் மற்றும் நோக்குநிலைகளுக்கு இடையிலான உறவைப் புரிந்துகொள்வது குறைக்கடத்தி செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதற்கும் சாதன செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் மிக முக்கியமானது.
இடுகை நேரம்: அக்டோபர்-08-2024