고체 물질은 내부 구조에 따라 결정체(Crystal)와 비정질(Amorphous)로 나누어지며, 결정체는 단결정과 다결정으로 구분된다.
단결정(Single Crystal)은 원자의 규칙적인 배열이 고체 전체에 균일하게 이루어져 있는 경우.
다결정(Poly Crystal)은 부분적으로 결정을 이루지만 전체적으로는 균일한 결정이 아닌 경우를 말하며, 금속 대부분은 다결정이다.
비정질은 분자가 무작위로 배열되어 규칙적이지 않은 경우를 말하며 유리는 비정질 구조.
결정구조에서 격자(Lattice)는 결정을 이루고 있는 원자 또는 분자의 규칙적인 배열이며 이는 하나의 입체적인 단위 셀(Unit Cell)로 구성된다.
반도체 물질로 사용되는 Si, Ge, GaAs 등의 결정은 입방(Cubic) 구조로 이루어져 있고, 이 때 X, Y, Z축은 모두 직각이며 길이가 같은 구조이다.
단순입방 구조(SC, Simple Cubic) : 입방체의 꼭짓점마다 원자가 있으며 이 구조를 기본으로 규칙적인 배열이 이루어진다.
체심입방 구조(BCC, Body Centered Cubic) : 입방체의 각 꼭짓점과 입방체 중심에 원자가 배열된 구조.
면심입방 구조(FCC, Face Centered Cubic) : 입방체의 각 꼭짓점과 각 면의 중심에 원자가 배열된 구조.
다이아몬드 구조 : 면심입방격자 구조의 배열로 된 각 원자로부터 a/4+b/4+c/4인 위치에 별도로 원자가 더 있는 일종의 면심입방 격자구조다. 이는 면심입방 구조 두 개를 겹칠 때, 하나의 구조는 다른 것과 x축, y축, z축으로 1/4씩 이동하여 겹친 형태의 구조이다. 실리콘(Si)과 게르마늄(Ge)은 다이아몬드 구조이다.
섬아연광 구조(Zincblende) : 두 종류의 원자로 된 두 개의 면심입방체를 결합한 구조.
갈륨비소(GaAs)를 포함함 화합물 반도체의 원자는 기본적인 다이아몬드 격자구조로 배열되어 있으나 구성 원자가 격자 위치에 교대로 자리를 잡은 섬아연광 구조이다.
밀러지수란 결정의 특정한 면과 방향을 표시하는 방법으로, 격자 내의 평면의 위치나 백터의 방향을 나타내기 위해 세 개의 정수로 표현하는 방법이다.
밀러지수를 구하는 방법
1) 면과 결정축과의 교차점을 구한다.
2) 위에서 구해진 세 개의 정수값의 역수를 취한다.
3) 최소공배수를 곱한다.
4) 면(hkl)로 표시한다.
이 때 구해진 세 개의 정수값(hkl)을 밀러지수라고 한다.
실리콘 웨이퍼 제조 시 어떤 면과 방향으로 결정을 성장시키는가에 따라 (100) 또는 (111) 웨이퍼로 구분되며, 그 결정 방향에 따라 산화공정에서 형성되는 산화막의 성장 속도가 달라진다.
