มุมมองของซีซิน ซีเซ็น คืออะไร?

เนื่องจากคริสตัลที่แท้จริงไม่ได้ไม่มีขั้นต่ํา มันจะจบลงในระดับของเครื่องมือ semiconductorดังนั้นคุณสมบัติของพื้นผิวอาจส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของอุปกรณ์คุณสมบัติพื้นผิวเหล่านี้โดยทั่วไปถูกอธิบายโดยระนาบคริสตัลหรือทิศทางคริสตัล

1การตั้งทิศทางของ SiC substrate

การตั้งทิศทางของคริสตัล: ทิศทางที่แสดงโดยเส้นระหว่างอะตอม / โมเลกุล / อิออนสองตัวใด ๆ ในเซลล์คริสตัลเรียกว่าการตั้งทิศทางของคริสตัล
 

ระเบียงคริสตัล: ระเบียงที่สร้างขึ้นจากชุดอะตอม / โมเลกุล / ยอนเรียกว่าระเบียงคริสตัล
 

อัตราแสดงทิศทางคริสตัล: เอาจุด O ของเซลล์หน่วยเป็นจุดเริ่มต้น ตั้งแกนพิกัด X/Y/Z ผ่านจุดเริ่มต้น Oเอาความยาวของเวกเตอร์กรอบของเซลล์หน่วยเป็นหน่วยความยาวของแกนพิกัด, ทําเส้นตรง OP ผ่านจุดกําเนิด O, ต้องการจุด P เป็นที่ใกล้ที่สุดกับจุด O, และทําให้มันขนานกับทิศทางคริสตัล AB, กําหนดค่าพิกัดสามของจุด P,เปลี่ยนค่า 3 ตัวให้เป็นจํานวนเต็มขั้นต่ํา u, v, w, บวกคันสี่เหลี่ยม, [uvw] คือดัชนีทิศทางคริสตัลของ AB ที่ต้องกําหนด หาก u, v, หรือ w มีค่าลบ, เพียงแค่ใส่เครื่องหมายลบอยู่เหนือตัวเลขทิศทางคริสตัลที่ทิศทางทั้งหมดที่แสดงด้วยดัชนีมีความสอดคล้องและขนานกัน.

กลุ่มทิศทางคริสตัล: อะตอมคริสตัลจัดอยู่ในชุดเดียวกันของคริสตัลที่รู้จักกันในชื่อคริสตัลที่ครอบครัว เช่น ระบบคริสตัลลูกกลอง, a / b / c สามค่าคือเหมือนกัน,[111] กระเบื้องแก้วเป็นทั้งหมดแปดในตระกูล ([111], [111], [1-11] และ [11-1], [1-11], [- 11-1], [1-1-1], [1-1-1]) เรียกกลุ่มแนวทางนี้ว่า <111> เช่นเดียวกับกลุ่มแนวทาง <100> มีหกแนวทางคือ [100], [010], [001],[-100],[0-10] และ [00-1]. ถ้ามันไม่ใช่ลูกกลอง กลุ่มทิศทางอาจแตกต่างด้วยการเปลี่ยนลําดับของดัชนีทิศทาง

2.สัญลักษณ์แผนภาพของกระดาษ C และ Si หน้ากระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษกระดาษ

3. ทําไม <100> สับสราทคริสตัลลินมักจะใช้ในการผลิตอุปกรณ์พลังงาน เช่น MOSFETs?

อุปกรณ์พลังงานโดยทั่วไปคืออุปกรณ์ช่องพื้นผิว และความหนาแน่นของภาวะของความบกพร่องพื้นผิวมีอิทธิพลมากต่อความแรงดันขั้นต่ําและความน่าเชื่อถือความหนาแน่นของพื้นผิวอะตอมของ (100) ด้านผิวคริสตัลคือเล็กที่สุด, และความหนาแน่นของพื้นผิวอะตอมที่ตรงกันของภาวะยังเล็กที่สุด. มีพันธะไม่เต็มที่น้อยกว่าบนพื้นผิวของอุปกรณ์,และความบกพร่องน้อยกว่าจะเกิดเมื่อพื้นผิวของอุปกรณ์ถูกออกซิเดน.
 

เนื่องจากความหนาแน่นน้อยของ (100) หน้าคริสตัล, อัตราการออกซิเดชั่นทางอุณหภูมิและความเร็วการถักค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของค้อนของ มากกว่า
ทิศทางกระจก < 110> คือทิศทางที่มีการเคลื่อนไหวอิเล็กตรอนสูงสุดในซิลิคอนวอฟเฟอร์ เพราะอะตอมในทิศทางกระจก < 110> ถูกจัดตั้งอย่างใกล้ชิดและอิเล็กตรอนจะพบกับอุปสรรคน้อยกว่า เมื่อเคลื่อนย้ายในทิศทางนี้, ดังนั้นการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนสูง. อย่างไรก็ตามอะตอมในทิศทาง <100> คริสตัลจัดเรียงโล่ง, และอิเล็กตรอนจะได้รับการขัดขวางโดยอุปสรรคหลายเมื่อการเคลื่อนไหวในทิศทางนี้,ดังนั้น ความเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนจึงต่ํามากแม้วอล์ฟซิลิคอนทิศทาง < 110> มีผลงานที่ดีกว่าในบางด้านไม่ใช่นิดต่อเนื่องจากโครงสร้างกรวยที่แน่น และค่าใช้จ่ายสูงและความยากลําบากทางเทคนิคในการตัดแผ่นซิลิคอนเป็นแผ่นทิศทาง < 110>.
 

ในการออกแบบการวางแผนของอุปกรณ์บางส่วนทิศทางเซลล์หรือทิศทางโพลิกริสตัลลีนประตูไม่ได้ตั้งค่ากับช่องสคริปต์ แต่อยู่ในมุม 45 องศากับช่องสคริปต์เป้าหมายคือการทําให้ทิศทางช่องทางของทิศทางกระจกเป็น < 110>, เพิ่มความเคลื่อนไหวของพนักงานแบ่งชาร์จ, ลดการสูญเสีย, นอกจากทิศทางการวางแผนที่แตกต่างกัน, ความสอดคล้องความเครียดโดยรวมของแผ่นก็มีประโยชน์เช่นกันมีอุปกรณ์ประเภทรูฟเพิ่มมากขึ้น, และทิศทางของตัวบรรทุกค่าช่องคันตรงกับระนาบคริสตัล, ดังนั้นมันมีความหมายน้อยที่จะเปลี่ยนทิศทางอื่นในแง่ของการปรับปรุงการเคลื่อนไหว.

ก่อน 40nm, กระบวนการ CMOS มีแนวโน้มที่จะใช้ <100> สับสราตแนวทางคริสตัล. ถึง 28nm, เพื่อให้การเคลื่อนไหวของ PMOS มากที่สุด, อุตสาหกรรมใช้ <110> สับสราตแนวทางคริสตัล.ทางนี้ช่อง PMOS เป็นช่องที่มีความรู้สึกต่อแรงกดมากที่สุด ดังนั้นการเคลื่อนไหวสามารถปรับปรุงได้มากที่สุดกระบวนการ 28nm จะใช้เทคโนโลยีเครียดซิลิคอนเยอร์มาเนียมแหล่งรั่วไหล เพื่อปรับปรุงความเคลื่อนไหวของหลุม, ซึ่งสามารถปรับปรุงได้ประมาณ 20% ในทิศทางกระจก <100> แม้ว่ากระจกซิลิคอนทิศทาง <110> จะมีผลงานที่ดีกว่าในบางด้าน, เนื่องจากโครงสร้างกรวยแน่นของพวกเขา,โวฟเฟอร์ซิลิคอนแพงกว่าและยากที่จะตัดเป็น โวฟเฟอร์แนวทาง < 110>.

4. ทําไมอุปกรณ์พลังงาน SiC มักทําจากโครงสร้างคริสตัล 4H-SiC และ <0001> โวฟเฟอร์?

ในหมู่ประเภทคริสตัลของ SiC, 3C-SiC มีพลังงานการผูกพันต่ําที่สุด, พลังงานที่ไม่มีกรอบสูงที่สุด, และ nucleation ง่าย, แต่มันอยู่ในภาวะ metastable,มีความมั่นคงต่ําและการถ่ายโอนเฟสแข็งง่ายการเปลี่ยนระยะอาจเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของสภาพภายนอก3C-SiC สามารถปรับเปลี่ยนเฟสและกลายเป็นรูปแบบคริสตัลอื่น ๆ.

ต่อไปนี้คือการเปรียบเทียบเฉพาะของความแตกต่างของผลประกอบการระหว่าง 4H-SiC และ 6H-SiC เพื่อรู้ว่าทําไมอุปกรณ์พลังงาน SiC จะใช้โครงสร้างคริสตัล 4H-SiC:

ความแตกต่างหลักระหว่าง 4H SiC และ 6H-SiC อยู่ที่โครงสร้างคริสตัล, คุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติไฟฟ้าของพวกเขา4H SiC มีลําดับการเรียงลําดับ ABCB และความสมองสูงกว่าเมื่อเทียบกับการเรียงลําดับ ABABAB ของ 6H-SiCความแตกต่างของความสมองนี้ส่งผลต่อกระบวนการการเติบโตของคริสตัล ส่งผลให้ความหนาแน่นของความบกพร่องของ 4H-sic และคุณภาพคริสตัลที่ดีกว่า4H-SiC แสดงความสามารถในการนําความร้อนที่สูงขึ้นตามแกน C และความเคลื่อนไหวของตัวพกพาที่สูงขึ้น, ทําให้มันเหมาะสําหรับการใช้งานความถี่สูงและพลังงานสูง เช่น MOSFETs, ไดโอเดส Schottky และทรานซิสเตอร์แยกสองขั้ว6H-SiC มีความบกพร่องระดับลึกต่ํากว่าและอัตราการผสมผสานตัวนําที่ต่ํากว่า, ซึ่งเหมาะสมสําหรับการใช้สับสราทที่มีคุณภาพสูง เช่น การใช้สับสราทที่มีคุณภาพสูง การเติบโตของเอปิตาซิยาล และการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การเลือกระหว่างโครงสร้างคริสตัลสองส่วนขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของอุปกรณ์ครึ่งนําและการใช้งานที่กําหนด.

5ทําไมแนวโน้มของแผ่นของอุปกรณ์พลังงาน SiC มัก <0001>

ตามการวิเคราะห์แนวทางคริสตัลของซิลิคอน โครงสร้างคริสตัลของ 4H-SiC <0001> มีข้อดีดังต่อไปนี้:

ข้อดีของโครงสร้างคริสตัล

โครงสร้างแผ่นของวัสดุ SiC มีการตรงกันดีกับกรอบในทิศทางกระจก <0001> ซึ่งทําให้คุณภาพกระจกสูงและความสมบูรณ์แบบของแผ่นในกระบวนการการเติบโตและการผลิตของแผ่น

การตั้งทิศทาง <0001> สามารถสร้างพื้นผิวพันธะ Si-C ด้วยความหนาแน่นต่ําของภาวะหน้าผิว ซึ่งส่งเสริมให้เกิดการสร้างหน้าผิว SiC-SiO2 ที่มีคุณภาพสูง

ด้านผิวของ <0001> ด้านคริสตัลเป็นพื้นที่เรียบค่อนข้าง ซึ่งเป็นสิ่งที่ช่วยให้ได้รับการเติบโตของหนัง epitaxial คุณภาพสูงความหนาแน่นของอะตอมคาร์บอนในทิศทางกระจกของ <0001> มากกว่า, ซึ่งช่วยให้เกิดความเข้มข้นของสนามไฟฟ้าการแยกที่สูงขึ้น ซึ่งสําคัญมากในการรับรองความน่าเชื่อถือในการปิดของอุปกรณ์

ข้อดีในการนําไฟฟ้า

วัสดุ SiC มีความสามารถในการนําความร้อนที่สูงมาก ซึ่งทําให้การระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นระหว่างการทํางานของอุปกรณ์พลังงานซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อนของชิป และช่วยเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์พลังงาน.

ข้อดีในการทํางานของอุปกรณ์: โวฟเฟอร์ SiC <0001> สามารถบรรลุกระแสรั่วที่ต่ํากว่าและความแรงดันการแยกที่สูงกว่าโวฟเฟอร์ SiC ยังมีความเคลื่อนไหวของตัวพกพาที่สูงขึ้นและมีผลการขั้วขั้วกระแทกที่เกิดขึ้นเอง, ซึ่งสามารถใช้ในการเพิ่มความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของช่อง MOSFET, ปรับปรุงกระแสการนําในภาวะการนําและช่วยปรับปรุงความเร็วการสลับและความถี่ในการทํางานของอุปกรณ์.