Beth yw'r gwahaniaeth rhwng wafer silicon<100>, <110>, <111>?

1. Strwythur grisial a threfniant atomig
1.1 Trefniant Atomig

<100>Cyfeiriad grisial

• Trefniant Atomig Arwyneb: Trefnir atomau ar hyd ymyl y ciwb i ffurfio grid sgwâr.
• Dwysedd atomig: Yr isaf (am atomau\/cm²), mae'r pellter atomig yn fawr, ac mae'r egni arwyneb yn uchel.
• Cyfeiriad Bondio: Mae'r bondiau atomig arwyneb yn berpendicwlar i'r awyren grisial ac mae ganddynt weithgaredd cemegol uchel.

100                                              010                                              001

<110>Arwyneb Crystal

• Trefniant atomig: Wedi'i drefnu ar hyd cyfeiriad croeslin wyneb y ciwb i ffurfio grid hirsgwar.
• Dwysedd atomig: Canolig (am atomau\/cm²).
• Cyfeiriad Bondio: Mae'r bondiau atomig arwyneb yn gogwyddo ar 45 gradd, gyda chryfder mecanyddol uchel.

1.2 ynni arwyneb a sefydlogrwydd cemegol
<111>><110>><100>(Graddio sefydlogrwydd cemegol)

• <111>Mae gan yr arwyneb y gwrthiant cyrydiad gorau oherwydd ei ddwysedd atomig uchel a'i fondio cryf;
• <100>Mae'r atomau wyneb yn rhydd ac yn hawdd eu hysgythru gan gemegau (fel KOH).

2. Ymddygiad anisotropig
2.1 Ysgythriad Cemegol Gwlyb (cymryd KOH fel enghraifft)

• Mecanwaith Allweddol: Mae cyfradd ysgythru KOH ar silicon yn uniongyrchol gysylltiedig â graddfa amlygiad bondiau atomig ar hyd y cyfeiriad grisial.
• <100>: Mae OH⁻ yn hawdd ymosod ar fondiau atomig, ac mae'r gyfradd ysgythru yn gyflym;
• <111>: Mae bondiau atomig yn cael eu cysgodi'n dynn a bron yn anymatebol.

2.2 Ysgythriad sych (fel ysgythriad plasma)

• Nid yw'r cyfeiriadedd grisial yn cael fawr o effaith, ond mae'r<111>Gall arwyneb dwysedd uchel achosi effaith micro-fasgio a ffurfio garwedd lleol.

3. Cymhariaeth o nodweddion y broses
3.1 Ansawdd Haen Ocsid

• <100>Manteision: Mae haen ocsid diffyg isel yn ofyniad craidd dyfeisiau CMOS.

3.2 Symudedd Cludwyr (300K)

• Rheswm: y<100>Mae awyren grisial yn cyd -fynd â chymesuredd y dellt silicon, gan leihau gwasgariad cludwr.

4. Eiddo mecanyddol a thermol
4.1 Cryfder Mecanyddol<111>><110>><100>

• Y caledwch torri esgyrn yw: {{{0}}. 8 mpa · m¹\/², 0. 7 mpa · m¹\/², 0.6 mpa · m¹\/²
• Enghraifft y cais: Mae synwyryddion pwysau MEMS yn defnyddio'n bennaf<110>wafferi oherwydd bod eu gwrthiant blinder yn well na<100>.

4.2 Cyfernod ehangu thermol
Mae anisotropi silicon yn arwain at wahaniaethau mewn cyfernodau ehangu thermol i wahanol gyfeiriadau grisial:

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

Effaith:<111>Mae wafferi yn dueddol o bwysleisio mewn prosesau tymheredd uchel, ac mae angen cynllunio cyllidebau thermol yn ofalus.

5. Senarios cais
5.1 <100>Cyfeiriadedd Crystal

• Cylchedau Integredig (ICS): Mae mwy na 95% o sglodion rhesymeg y byd (fel CPUs a Drams) yn eu defnyddio<100>wafferi.
• Manteision: Dwysedd cyflwr rhyngwyneb isel, symudedd cludwyr uchel, ac unffurfiaeth haen ocsid.
• Celloedd Solar: Strwythur pyramid a ffurfiwyd gan ysgythriad anisotropig, gydag adlewyrchiad o<5%.
• Enghraifft: Mae proses 3NM TSMC yn seiliedig ar<100>silicon, gyda hyd giât o 12nm.

5.2 <110>Cyfeiriadedd Crystal
Dyfeisiau MEMS:

• Accelerometers: Use vertical deep grooves to make movable masses (aspect ratio >20:1).
• Synwyryddion Pwysau: Y cyfernod piezoresistance yw'r mwyaf yn y<110>cyfeiriad (ee, cyfernod π₁₁ silicon yw 6.6 × 10^-11 pa⁻¹).
• Dyfeisiau amledd uchel:<110>Gall swbstradau silicon leihau straen camgymhariad dellt yn nhwf epitaxial GAAS.

5.3 <111>Cyfeiriadedd Crystal
Dyfeisiau Optoelectroneg:

• Gan epitaxial gan: gêm dellt uchel gyda<111>silicon (cyfatebiaeth 17%, o'i gymharu â<100> 23%).
• Araeau dot cwantwm: Mae awyrennau atomig dwysedd uchel yn darparu safleoedd cnewyllol trefnus.
• Templedi Nanostrwythur: Fe'i defnyddir ar gyfer awgrymiadau stiliwr AFM neu dwf nanowire.

6. Cost a chadwyn ddiwydiannol

Gyrwyr Cost:

• <100>Wafers sydd â'r gost isaf oherwydd arbedion maint;
• <111>Mae angen prosesau torri a sgleinio arbennig ar wafferi.

Crynodeb: Y sail allweddol ar gyfer dewis cyfeiriadedd grisial