Mikä on ero piikiekon välillä<100>, <110>, <111>?

1. kiderakenne ja atomisjärjestely
1.1 Atomijärjestely

<100>Kristallinsuunta

• Pinta -atomijärjestely: Atomit on järjestetty kuution reunaa pitkin neliöverkon muodostamiseksi.
• Atomitiheys: Alin (noin atomit\/cm²), atomietäisyys on suuri ja pintaenergia on korkea.
• Sidossuunta: Pinta -atomissidokset ovat kohtisuorassa kitetasoon nähden ja niillä on korkea kemiallinen aktiivisuus.

100                                              010                                              001

<110>Kristallinpinta

• Atomijärjestely: Järjestetty kuutiopinnan diagonaalista suuntaa pitkin suorakulmaisen ruudukon muodostamiseksi.
• Atomitiheys: väliaine (noin atomit\/cm²).
• Sidossuunta: Pinta -atomissidokset kallistetaan 45 asteessa, suurella mekaanisella lujuudella.

1.2 Pintaenergia ja kemiallinen stabiilisuus
<111>-<110>-<100>(Kemiallisen stabiilisuuden sijoitus)

• <111>Pinnalla on paras korroosionkestävyys johtuen sen korkeasta atomitiheydestä ja voimakkaasta sitoutumisesta;
• <100>Pinta -atomit ovat löysät ja helposti syövytetty kemikaaleilla (kuten KOH).

2. anisotrooppinen käyttäytyminen
2.1 Märkä kemiallinen etsaus (esimerkiksi KOH: n ottaminen)

• Avainmekanismi: KOH: n syövytysnopeus piissä liittyy suoraan atomissidosten altistumiseen kidesuunnassa.
• <100>: OH⁻ hyökkää helposti atomi -joukkovelkakirjalainoihin, ja syövytysnopeus on nopea;
• <111>: Atomissidokset ovat tiukasti suojattuja ja melkein reagoimattomia.

2.2 Kuiva etsaus (kuten plasman etsaus)

• Kristallisuuntauksella ei ole juurikaan vaikutusta, mutta<111>Suuren tiheyden pinta voi aiheuttaa mikropastinvaikutusta ja muodostaa paikallisen karheuden.

3. Prosessiominaisuuksien vertailu
3.1 Oksidikerroksen laatu

• <100>Edut: Matalavirheoksidikerros on CMOS-laitteiden ydinvaatimus.

3.2 Carrier Mobility (300k)

• Syy:<100>Kristallitaso vastaa piisilaan symmetriaa vähentäen kantoaaltohajotusta.

4. mekaaniset ja lämpöominaisuudet
4.1 Mekaaninen lujuus<111>-<110>-<100>

• Murtuman sitkeys on: {{{0}}. 8 MPa · M¹\/², 0. 7 MPa · M¹\/², 0,6 MPa · M¹\/²
• Sovellusesimerkki: MEMS -paineanturit käyttävät enimmäkseen<110>kiekkoja, koska heidän väsymysresistenssi on parempi kuin<100>.

4.2 Lämpölaajennuskerroin
Piän anisotropia johtaa eroihin lämmönlaajennuskertoimissa eri kidesuunnissa:

• <100>: 2.6×10⁻⁶ /K
• <110>: 1.6×10⁻⁶ /K
• <111>: 0.5×10⁻⁶ /K

Vaikutus:<111>Kiekkot ovat alttiita stressille korkean lämpötilan prosesseissa, ja lämpöbudjetit on suunniteltava huolellisesti.

5. Sovellusskenaariot
5.1 <100>kristallisuuntaus

• Integroidut piirit (ICS): Yli 95% maailman logiikan siruista (kuten CPU: t ja DRAMS)<100>kiekot.
• Edut: Matala rajapinnan tilan tiheys, korkean kantoaallon liikkuvuus ja oksidikerroksen tasaisuus.
• Aurinkosolut: Anisotrooppisella etsauksella muodostettu pyramidirakenne heijastavuudella<5%.
• Esimerkki: TSMC: n 3NM -prosessi perustuu<100>Pii, portin pituus 12 nm.

5.2 <110>Kristallisuuntaus
MEMS -laitteet:

• Accelerometers: Use vertical deep grooves to make movable masses (aspect ratio >20:1).
• Paine -anturit: Pietsoresistenssikerroin on suurin<110>Suunta (esim. Piilakerroin π₁₁ on 6,6 × 10^-11 pa⁻¹).
• Korkean taajuuden laitteet:<110>Pii -substraatit voivat vähentää hilan epäsuhta stressiä GAAS -epitaksiaalisessa kasvussa.

5.3 <111>Kristallisuuntaus
Optoelektroniset laitteet:

• GAN -epitaksiaalinen: korkea hila -ottelu<111>Pii (17%: n epäsuhta, verrattuna<100> 23%).
• Quantum Dot -ryhmät: Suurten tiheyden atomitasot tarjoavat tilatut ytimenmuodostuskohdat.
• Nanorakenteen mallit: Käytetään AFM -koettimen vinkkiin tai nanojohdon kasvuun.

6. Kustannukset ja teollisuusketju

Kustannuskuljettajat:

• <100>Kiekkojen alhaisimmat kustannukset johtuvat mittakaavaetuista;
• <111>Kiekot vaativat erityisiä leikkaus- ja kiillotusprosesseja.

Yhteenveto: Avainperusta kidesuuntauksen valitsemiseksi