请选择 进入手机版 | 继续访问电脑版
搜索
热搜: ROHM 模拟 车载
查看: 5674|回复: 10

[分享] 碳化硅晶面——不同的方向具有不同的性能

  [复制链接]

该用户从未签到

546

主题

547

帖子

0

精华

金牌会员

最后登录
2021-3-15
发表于 2021-1-8 13:43:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
对于非立方晶系的晶体,本身具有各向异性——不同的方向具有不同的性能。
  • 4H-SiC和6H-SiC的空间群都是P63mc,点群是6mm,都属于六方晶系,具有各向异性。
  • 3C-SiC的空间群是F-43m,点群是-43m,属于立方晶系,不具有各向异性。
  • 15R-SiC的空间群是R3m,点群是3m,属于三方晶系,具有各向异性。


更进一步,6mm、3m属于10个极性点群(1,2,3,4,6;m,3m;mm2,4mm,6mm)中的一个,所以4H-SiC、6H-SiC、15R-SiC是极性晶体。所谓极性晶体,是指一块晶体中至少有一个方向与其相反方向具有不同的性能,可以是电性能(热电性能、铁电性能)、生长性能等。也就是,同一方向的正负面都会有性能的区别。

对于各向异性的表示,会直接体现在不同晶面具有不同的性质。在晶体中,不同晶面是通过晶面指数的差异来表示的。晶面指数也叫做米勒指数,为(hkl)。具体表示方法为:建立晶体的坐标系,这个晶面与坐标轴的截距会是a、b、c,接着取截距的倒数1/a、1/b、1/c,化简成最简单的整数比就是(hkl)。对于三方和六方晶系的晶体,(hkl)=(hkil),i=-h-k。但是,根据晶体的对称性,会有一系列晶面是相同的。比如说,(100)与(200)这些只是没有化为最简整数比。

对于各向异性的应用有很多。

不同方向的籽晶的生长性质有很大的差别。以晶面(0001)为基准,偏转一定角度(台阶流)的晶片更易于生长碳化硅。

电学性质上也会有很大的差别。比如利用晶面(0-33-8)来制备SiC MOSFET,这是因为由于其较低的界面态密度和较高的自由电子比,使得该面在所有掺杂浓度下的沟道迁移率最高。如图所示,当采用10^18/cm3的掺杂浓度时,可实现60cm2V-1s-1的高沟道迁移率,以及高达4V的阈值电压——该电压足以抑制高温下的误启动,比(0001)晶面高。
微信图片_20210108134054.png

运用该性质,日本住友电气工业有限公司为SiC MOSFET开发了一种新的结构。它具有V型沟槽,使用(0-33-8)晶面,由此具有更高迁移率的性能。
微信图片_20210108134057.png

4H-SiC的(0-33-8)晶面与(0001)面成54.7度的偏角。
微信图片_20210108134101.png

三方和六方晶系的晶胞参数为a、c。晶面(h1k1l1)(h2k2l2)的计算方法如下:
微信图片_20210108134105.png

生产该器件的关键是使用化学刻蚀工艺来形成V形沟槽。使用二氧化硅作为刻蚀掩模,并在约900℃的氯气环境中进行刻蚀。
  • 不刻蚀的表面先氧化为二氧化硅;
  • 氯气与表面碳化硅产生化学反应,使其转化为碳,然后再与氧反应生成二氧化碳;
  • 生成的氯化硅和二氧化碳在高温下挥发,将(0-33-8)晶面暴露出来。

注意,不能使用离子刻蚀,尽管离子刻蚀是形成U形沟槽的常规方法,但是将会导致刻蚀损伤和子沟槽的形成。
微信图片_20210108134108.png

通过扫描电子显微镜的图像,可以看到化学刻蚀获得了高质量的晶面。
微信图片_20210108134111.png

回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 21:58:13 | 显示全部楼层
看看
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 21:58:35 | 显示全部楼层
logo.png
回复 支持 反对

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 21:58:58 | 显示全部楼层
logo.png
回复 支持 反对

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 21:59:14 | 显示全部楼层
不错
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 21:59:43 | 显示全部楼层
加油
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 22:00:01 | 显示全部楼层
哈哈
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 22:00:21 | 显示全部楼层
呵呵
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 22:00:46 | 显示全部楼层
呼呼呼
回复

使用道具 举报

该用户从未签到

205

主题

1万

帖子

0

精华

论坛元老

最后登录
2023-6-10
发表于 2021-1-10 22:02:01 | 显示全部楼层
吼吼吼
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 注册/登录

本版积分规则

关闭

站长推荐上一条 /2 下一条

Archiver|手机版|小黑屋|罗姆半导体技术社区

GMT+8, 2024-3-29 15:49 , Processed in 0.129151 second(s), 23 queries , MemCache On.

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表