SiC 기체의 방향은 무엇일까요?

실제 크리스탈은 무한하지 않기 때문에 결국 평면으로 떨어질 것입니다. 반도체 장치들은 표면에 또는 그 근처에 만들어집니다.따라서 표면의 특성이 장치의 특성에 영향을 줄 수 있습니다.이러한 표면 특성은 일반적으로 결정 평면 또는 결정 방향에 의해 설명됩니다.

1. SiC 기체의 방향

크리스탈 방향: 크리스탈 세포에 있는 두 개의 원자/분자/이온 사이의 선으로 표시되는 방향은 크리스탈 방향이라고 불린다.
 

크리스탈 평면: 원자/분자/이온의 연속으로 형성된 평면은 크리스탈 평면이라고 불린다.
 

크리스탈 지향 지표: 원점으로 단위 셀의 특정 점 O를 가져, 원점 O를 통해 X/Y/Z 좌표 축을 설정단위 셀의 격자 벡터의 길이를 좌표 축의 길이의 단위로, 원점 O를 통해 직선 OP를 만들고, P 지점이 O 지점과 가장 가까운 지점을 요구하고, 결정 방향 AB에 평행하게 만들고, P 지점의 3 개의 좌표 값을 결정합니다.세 개의 값을 최소 정수 u로 변환합니다, v, w, 더하기 사각형括弧, [uvw]는 결정 AB의 결정 지표입니다. u, v, 또는 w 중 하나가 음수라면, 숫자의 위에 음수를 두십시오.지표에 의해 표시되는 모든 방향이 일관되고 서로 평행하는 결정 방향.

크리스탈 지향 그룹: 크리스탈 원자 같은 결정의 집합에 배치되어 있습니다. 크리스탈 가족으로 알려져 있습니다.[111] 크리스탈 웨이퍼로 총 8명까지 ([111][111], [1-11] 및 [11-1], [1-11], [- 11-1], [1-1-1], [1-1-1]). 이 오리엔테이션 그룹을 <111>로 표시합니다. 마찬가지로 <100> 오리엔테이션 그룹에는 여섯 개의 오리엔테이션이 있습니다: [100], [010], [001],[-100],[0-10] 및 [00-1]만약 큐브가 아니라면, 오리엔테이션 인덱스의 순서를 변경함으로써 오리엔테이션 그룹이 달라질 수 있습니다.

2.웨이퍼 C와 Si 얼굴 웨이퍼 지름, 원형 평면, 중형 평면, 레이저 표시 위치의 스케마 도표.

3왜 <100> 결정적 기판이 MOSFET 같은 전력 장치를 제조하는 데 자주 사용되는가?

전원 장치들은 일반적으로 표면 채널 장치이며, 표면 결함 상태의 밀도는 임계 전압과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다.(100) 결정 표면의 원자 표면 밀도는 가장 작습니다, 그리고 해당 상태의 원자 표면 밀도 또한 가장 작습니다. 장치 표면에 불포화 결합이 더 적습니다.그리고 장치 표면이 산화되면 결함이 덜 발생합니다..
 

때문에 작은 밀도 (100) 크리스탈 얼굴, 그것의 열 산화 및 에칭 비율은 상대적으로 빠르다, <100> 크리스탈 방향 프로세스 연구의 프로세스 리더 또한 더 많은;
<110> 결정 방향은 <110> 결정 방향의 원자가 상대적으로 밀접하게 배치되어 있기 때문에 실리콘 웨이퍼에서 전자 이동성이 가장 높은 방향입니다.그리고 전자는 이 방향으로 이동할 때 더 적은 장애물을 마주하게 됩니다, 그래서 전자의 이동성이 높습니다. 그러나 <100> 결정 방향의 원자는 느슨하게 배치되어 있으며, 전자는이 방향으로 이동 할 때 많은 장애물에 의해 방해를 받게됩니다.그래서 전자의 이동성은 상대적으로 낮습니다비록 <110> 방향의 실리콘 웨이퍼는 일부 측면에서 더 나은 성능을 가지고 있지만,그들은 긴 격자 구조와 <110> 오리엔테이션 웨이퍼로 실리콘 웨이퍼를 잘라내는 높은 비용과 기술적 어려움 때문에 자주 사용되지 않습니다..
 

일부 장치 레이아웃 디자인에서, 셀 방향 또는 게이트 폴리 크리스탈라인 방향은 스크립트 채널에 세로적이지 않고 스크립트 채널과 45도 각에 있습니다.용도는 <110>로 결정 방향의 채널 방향을 만드는 것입니다., 충전 운반자의 이동성을 높이고 손실을 줄이는 것은 다른 레이아웃 방향 외에도 웨이퍼의 전반적인 스트레스 일관성이 또한 유리합니다. 나중에,갈래형 장치가 점점 더 많았습니다., 그리고 채널 전하 운반자의 방향은 결정 평면에 세로되어 있었기 때문에 이동성 향상 측면에서 다른 방향을 변경하는 것은 거의 중요하지 않았습니다.

40nm 이전에 CMOS 프로세스는 <100> 결정 지향 기판을 사용하는 경향이 있습니다. 28nm까지 PMOS의 이동성을 극대화하기 위해 업계는 <110> 결정 지향 기판을 사용합니다.이쪽으로, PMOS 채널은 압축 스트레스에 가장 민감하므로 이동성이 최대한 향상 될 수 있습니다.28nm 프로세스는 소스 누출 게르마늄 실리콘 스트레스 기술을 사용하여 구멍의 이동성을 최적화합니다, <100> 결정 방향에서 약 20% 향상 될 수 있습니다. <110> 방향의 실리콘 웨이퍼는 긴 격자 구조로 인해 일부 측면에서 더 나은 성능을 가지고 있지만,실리콘 웨이퍼는 더 비싸고 기술적으로 오리엔테이션 웨이퍼로 잘라내는 것이 어렵습니다..

4. 왜 SiC 전원 장치는 종종 4H-SiC 결정 구조와 <0001> 웨이퍼로 만들어집니다?

여러 종류의 SiC 결정 중 3C-SiC는 가장 낮은 결합 에너지, 가장 높은 격자 없는 에너지, 그리고 쉬운 핵을 가지고 있지만,안정성이 낮고 고체화상 전환이 쉽다단계 전환은 외부 조건의 영향으로 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 외부 조건을 변경함으로써,3C-SiC는 단계 변환을 통해 다른 결정 형태가 될 수 있습니다..

다음은 4H-SiC와 6H-SiC 사이의 성능 차이에 대한 구체적인 비교입니다. 왜 SiC 전력 장치가 일반적으로 4H-SiC 결정 구조를 사용하는지 알기 위해:

4H SiC와 6H-SiC의 주요 차이점은 결정 구조, 물리적 특성 및 전기적 특성입니다.4H SiC는 6H-SiC의 ABABAB 스파킹에 비해 ABCB 스파킹 순서와 더 높은 대칭을 가지고 있습니다.이 대칭의 차이점은 결정 성장 과정에 영향을 미치며 4H-sic의 결함 밀도가 작고 결정 품질이 더 좋습니다.4H-SiC는 C축을 따라 더 높은 열전도성과 더 높은 운반자 이동성을 나타냅니다., MOSFET, Schottky 다이오드 및 양극성 결합 트랜지스터와 같은 고 주파수 및 고 전력 애플리케이션에 적합합니다.6H-SiC는 더 낮은 심층 결함과 더 낮은 운반자 재조합율을 가지고 있습니다., 고품질 기판 응용 프로그램, 고품질 기판 응용 프로그램, 대두성 성장 및 전자 장치 제조에 더 적합합니다.두 결정 구조 사이의 선택은 반도체 장치의 특정 요구 사항과 의도 된 응용 프로그램에 달려 있습니다..

5. 왜 SiC 전력 장치의 웨이퍼 방향은 종종 <0001>입니까?

실리콘의 결정 지향 분석에 따르면 4H-SiC <0001>의 결정 구조는 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.

크리스탈 구조의 장점:

SiC 물질의 웨이퍼 구조는 <0001> 크리스탈 방향으로 좋은 격자 일치가 있으며, 이는 웨이퍼 성장 및 제조 과정에서 높은 크리스탈 품질과 웨이퍼 무결성을 가능하게합니다.

<0001> 지향은 SiC-SiO2 인터페이스의 높은 품질을 얻기 위해 유리한 인터페이스 상태의 낮은 밀도로 SiC 결합 표면을 형성 할 수 있습니다.

<0001> 결정 방향의 표면은 비교적 평평하여 고품질의 부피지름 성장을 얻을 수 있습니다.탄소 원자의 밀도는 <0001>의 결정 방향에서 더 높습니다., 이는 장치의 단열 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요한 더 높은 분해 전기장 강도를 얻는 데 도움이됩니다.

열전도 장점:

SiC 물질은 매우 높은 열 전도성을 가지고 있으며, 이는 전력 장치의 작동 중에 더 효율적인 열 분비를 가능하게합니다. <0001> SiC 웨이퍼는 높은 열 전도성을 가지고 있습니다.이는 칩의 열 분산 성능을 더욱 향상시키고 전력 장치의 전력 밀도와 신뢰성을 향상시키는 데 도움이됩니다..

장치 성능 장점: <0001> SiC 웨이퍼는 낮은 누출 전류와 더 높은 분해 전압을 달성 할 수 있습니다.또한 SiC 웨이퍼는 더 높은 운반자 이동성과 큰 자발적 양극화 효과를 가지고 있습니다., 이것은 MOSFET 채널의 전자 밀도를 높이고, 전도 상태에서 전도 전류를 향상시키기 위해 사용될 수 있습니다.그리고 장치의 전환 속도와 작동 주파수를 개선하는 데 도움이 됩니다..