ما هو توجيه الهيدروجين السيكروسيليتر؟

وبما أن الكريستال الحقيقي ليس لامتناهى، فإنه سينتهي في نهاية المطاف في مستوى.لذلك خصائص السطح قد تؤثر على خصائص الجهازيتم وصف خصائص السطح هذه بشكل عام بمسطح الكريستال أو اتجاه الكريستال.

1توجيه الركيزة SiC

التوجه البلورى: الاتجاه الذى يشير إليه الخط بين أي ذرات/جزيئات/أيونات فى الخلية البلورية يسمى التوجه البلورى.
 

الطائرة البلورية: الطائرة التي تشكلها سلسلة من الذرات / الجزيئات / الأيونات تسمى الطائرة البلورية.
 

مؤشر توجيه الكريستال: خذ نقطة معينة O من الخلية الوحدة كمصدر، وضعت محور الإحداثيات X / Y / Z من خلال المصدر O،خذ طول متجه الشبكة للخلية الوحيدة كوحدة طول محور الإحداثيات، وجعل خط مستقيم أوب من خلال أصل O، وتتطلب نقطة P لتكون أقرب إلى نقطة O، وجعلها موازية لتوجيه البلور AB، وتحديد قيم الإحداثيات الثلاثة من نقطة P،تحويل القيم الثلاثة إلى الحد الأدنى للعدد الصحيح u[uvw] هو مؤشر التوجه الكريستالي لـ AB ليتم تحديده. إذا كان أحد u، v، أو w سلبيًا، ضع العلامة السلبية فوق الرقم.اتجاه البلور الذي تكون فيه جميع الاتجاهات التي يشير إليها المؤشر متسقة وموازية لبعضها البعض.

مجموعة التوجه الكريستالي: يتم ترتيب ذرات الكريستال في نفس مجموعة الكريستال المعروفة باسم الكريستال إلى العائلة، مثل نظام الكريستال المكعب، a / b / c ثلاث قيم هي نفسها،[111] رقاقة الكريستال إلى ما مجموعه ثمانية إلى العشيرة ([111]، [111]، [1-11] و [11-1]، [1-11]، [- 11-1]، [1-1-1]، [1-1-1]). قم بتعريف هذه المجموعة من التوجهات بـ <111>. وبالمثل، تحتوي مجموعة التوجهات <100> على ستة اتجاهات: [100]، [010]، [001]، [-100]،[0-10] و [00-1]إذا لم يكن مكعبًا ، فيمكن أن تختلف مجموعة التوجه عن طريق تغيير ترتيب مؤشر التوجه.

2.مخطط مخطط لقطعة C و Si قطر الوافر ، مسطح أساسي ، مسطح ثانوي ، وموقع وضع علامة الليزر.

3لماذا تستخدم الرواسب البلورية في كثير من الأحيان لصنع أجهزة الطاقة مثل MOSFETs؟

أجهزة الطاقة عادة ما تكون أجهزة قناة السطح ، وكثافة حالات عيوب السطح تؤثر بشكل كبير على حدة الجهد والموثوقية.كثافة سطح الذرة من (100) سطح البلور هو أصغر، والكثافة الذرية السطحية المقابلة للحالات هي أيضا أصغر. هناك عدد أقل من الروابط غير المشبعة على سطح الجهاز،وتولد عيوب أقل عندما يتم أكسدة سطح الجهاز.
 

بسبب الكثافة الصغيرة من (100) وجه الكريستال، وتأكسيدها الحراري ومعدل الحفر سريع نسبيا، وقادة العملية من <100> البحوث العملية اتجاه الكريستال هو أيضا أكثر؛
اتجاه الكريستال <110> هو الاتجاه الذي يحتوي على أعلى قدر من تحرك الإلكترونات في رقائق السيليكون ، لأن الذرات في اتجاه الكريستال <110> مرتبة بشكل قريب نسبياً ،والإلكترونات ستواجه عقبات أقل عندما تتحرك في هذا الاتجاه، لذلك تحرك الإلكترونات مرتفعة. ومع ذلك، فإن الذرات في اتجاه الكريستال <100> مرتبة بشكل فضفاض، وسيتم عرقلة الإلكترونات من قبل العديد من العقبات عند التحرك في هذا الاتجاه،لذا تحرك الالكترونات منخفض نسبياًعلى الرغم من أن رقائق السيليكون ذات التوجه < 110> لديها أداء أفضل في بعض الجوانب ،لا تستخدم في كثير من الأحيان بسبب بنيتها الشبكة الضيقة والتكلفة العالية والصعوبة التقنية في قطع رقائق السيليكون إلى رقائق التوجه < 110>.
 

في بعض تصاميم تخطيط الجهاز ، فإن اتجاه الخلية أو اتجاه البوابة البوليكريستالية ليس عموديًا على قناة البرمجية ولكن في زاوية 45 درجة مع قناة البرمجية ،الغرض هو جعل اتجاه القناة من اتجاه الكريستال إلى < 110>، زيادة حركة حاملات الشحنة، وتقليل الخسارة، بالإضافة إلى الاتجاه التخطيط مختلفة، والاتساق الإجهاد العام من رقاقة مفيدة أيضا.كان هناك المزيد والمزيد من أجهزة النوع الخروط، وكانت اتجاه قناة حاملات الشحنة عموديا على الطائرة البلورية، لذلك كان من القليل من الأهمية لتغيير الاتجاه الآخر من حيث تحسين التنقل.

قبل 40 نانومتر ، تميل عمليات CMOS إلى استخدام <100> الرواسب ذات التوجه الكريستالي. إلى 28 نانومتر ، من أجل تعظيم حركة PMOS ، تستخدم الصناعة <110> الرواسب ذات التوجه الكريستالي.في هذا الاتجاه، قناة PMOS هي الأكثر حساسية لضغوط الضغط، لذلك يمكن تحسين الحركة إلى أقصى حد.العملية 28nm سوف تستخدم مصدر تسرب الجيرمانيوم السيليكون التكنولوجيا الإجهاد لتحسين حركة الثقب، والتي يمكن تحسينها بنحو 20٪ في اتجاه الكريستال < 100>. على الرغم من أن رقائق السيليكون ذات التوجه < 110> لديها أداء أفضل في بعض الجوانب ، بسبب بنيتها الشبكة الضيقة ،رقائق السيليكون أكثر تكلفة ومن الصعب تقنياً قطعها إلى رقائق التوجه < 110>.

4لماذا أجهزة الطاقة SiC غالبا ما تكون مصنوعة من هيكل بلورية 4H-SiC و<0001> رقائق?

من بين أنواع الكريستال المختلفة لـ SiC ، 3C-SiC لديها أقل طاقة ربط ، أعلى طاقة خالية من الشبكة ، وسهلة النواة ، ولكنها في حالة متثبتة ،مع استقرار منخفض ونقل مرحلة صلبة سهلةمن المرجح أن يحدث انتقال المراحل تحت تأثير الظروف الخارجية. لذلك، من خلال تغيير الظروف الخارجية،3C-SiC يمكن أن تخضع لتحويل المرحلة وتصبح أشكال بلورية أخرى.

فيما يلي مقارنة محددة للفارق في الأداء بين 4H-SiC و 6H-SiC لمعرفة سبب استخدام أجهزة الطاقة SiC بشكل شائع لهيكل بلور 4H-SiC:

الاختلافات الرئيسية بين 4H SiC و 6H-SiC تكمن في هياكل الكريستال والخصائص الفيزيائية والخصائص الكهربائية.4H SiC لديه ترتيب تراكم ABCB وتماثل أعلى مقارنة مع تراكم ABABAB من 6H-SiCهذا الاختلاف في التماثل يؤثر على عملية نمو البلور، مما يؤدي إلى كثافة عيب أقل من 4H-sic وجودة البلور أفضل.يظهر 4H-SiC توصيلًا حراريًا أعلى على طول محور C وتحركًا حاملًا أعلى، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات التردد العالي والقوة العالية مثل MOSFETs وديودات Schottky وترانزستورات التقاطع الثنائي القطب.6H-SiC لديها عيوب أقل على مستوى عميق وأقل معدل إعادة تجميع الناقل، وهو أكثر ملاءمة لتطبيقات الركيزة عالية الجودة ، مثل تطبيقات الركيزة عالية الجودة ، والنمو البصري ، وتصنيع الأجهزة الإلكترونية.يعتمد الاختيار بين الهيكلين البلوريتين على المتطلبات المحددة لجهاز أشباه الموصلات وتطبيقه المقصود.

5لماذا يكون اتجاه الشريحة من أجهزة الطاقة SiC غالبًا <0001>؟

ووفقاً لتحليل التوجه البلورية للسيليكون، فإن الهيكل البلوري لـ 4H-SiC <0001> له المزايا التالية:

ميزة بنية الكريستال:

يحتوي هيكل الوافر من مادة SiC على تطابق جيد للشبكة في اتجاه الكريستال <0001> ، مما يسمح بجودة الكريستال العالية وسلامة الوافر في عملية نمو الوافر وتصنيعها.

يمكن أن يشكل التوجه <0001> سطح رابطة Si-C مع كثافة منخفضة من حالات الواجهة ، مما يؤدي إلى الحصول على واجهة SiC-SiO2 عالية الجودة.

سطح <0001> وجهة الكريستال مسطح نسبياً، مما يؤدي إلى الحصول على نمو فيلم البيتاكسي عالي الجودة.كثافة ذرات الكربون في الاتجاه البلورية من <0001> أعلى، والتي تساعد على الحصول على كثافة أكبر من الحقل الكهربائي الانهيار، وهو أمر مهم جدا لضمان موثوقية العزل من الجهاز.

ميزة التوصيل الحراري:

المواد SiC لديها موصلة حرارية عالية جدا، مما يسمح بتبديد الحرارة بشكل أكثر كفاءة أثناء تشغيل أجهزة الطاقة.والذي يزيد من أداء تبديد الحرارة للشريحة ويساعد على تحسين كثافة الطاقة وموثوقية جهاز الطاقة.

ميزات أداء الجهاز: يمكن لفولفير SiC <0001> تحقيق تيار تسرب أقل وجهد تحطم أعلى.كما أن رقاقة SiC لديها تحركية حامل أعلى وتأثير استقطاب عفوي كبير، والتي يمكن استخدامها لتعزيز كثافة الإلكترونات في قناة MOSFET ، وتحسين تيار التوصيل في حالة التوصيل ،وتساعد على تحسين سرعة التبديل وتردد تشغيل الجهاز.