I wafer SiC sono disponibili per elettronica di potenza, applicazioni scientifiche o industriali, specifiche come:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html

Il SiC è un composto binario formato in un rapporto 1:1 di elementi Si e C, costituito da 50% silicio (Si) e 50% carbonio (C). La sua unità strutturale di base è il tetraedro Si-C.

1. Disposizione della struttura cristallina SiC

1.1 Struttura del tetraedro Si-C

L'energia del legame Si-Si è 310 kJ/mol, che può essere intesa come la forza necessaria per separare questi due atomi. Maggiore è l'energia di legame, maggiore è la forza necessaria per separarsi. La spaziatura atomica del legame Si-C è 1,89 Å e l'energia di legame è 447 kJ/mol. Dall'energia di legame, si può vedere che rispetto ai tradizionali materiali semiconduttori a base di silicio, i materiali semiconduttori a base di carburo di silicio hanno proprietà chimiche più stabili. Dal grafico si può vedere che qualsiasi atomo di C è collegato ai quattro atomi di Si più vicini, mentre, al contrario, qualsiasi atomo di Si è legato ai quattro atomi di C più vicini.

Fig. 1 Diagramma schematico della struttura tetraedrica Si-C del cristallo SiC

1.2 Struttura a strati SiC

La struttura cristallina del SiC può anche essere descritta utilizzando il metodo della struttura a strati, come mostrato nella Fig. 2. Diversi atomi di C nel cristallo occupano siti reticolari esagonali sullo stesso piano, formando uno strato denso di atomi di C, mentre gli atomi di Si occupano anche punti esagonali siti reticolari sullo stesso piano, formando uno strato denso di atomi di Si. Ogni C nello strato di impaccamento atomico di C è collegato al Si più vicino e, viceversa, anche lo strato di impaccamento atomico di Si è lo stesso. Ogni due strati adiacenti di atomi di C e Si forma un doppio strato atomico di carbonio e silicio. La disposizione e la combinazione dei cristalli di SiC sono molto diverse e finora sono state scoperte più di 200 forme di cristalli di SiC.

Per distinguere le diverse forme cristalline del SiC, attualmente per l'etichettatura viene utilizzato principalmente il metodo Ramsdell. Questo metodo utilizza una combinazione di lettere e numeri per rappresentare le diverse forme cristalline del SiC. Le lettere sono poste alla fine per indicare il tipo di cella cristallina. C rappresenta la forma cristallina cubica, H rappresenta la forma cristallina esagonale e R rappresenta la forma cristallina rombica. Il numero è posto all'inizio per indicare il numero di strati di strati biatomici Si-C nell'unità ripetitiva di base. Ad eccezione di 2H-SiC e 3C-SiC, tutte le altre forme cristalline possono essere considerate come una miscela di strutture di sfalerite e wurtzite, vale a dire una struttura esagonale densamente compattata.

Fig. 2 Struttura stratificata del cristallo SiC

2. CosaAri C-Pcorsia e Si-Psentierodel wafer di carburo di silicio?

Il piano C si riferisce al piano cristallino (000-1) di un wafer SiC, che è la superficie tagliata dal cristallo lungo la direzione negativa dell'asse c. L'atomo terminale su questa superficie sono gli atomi di carbonio. La superficie del silicio si riferisce al piano cristallino (0001) di un wafer di carburo di silicio, che è la superficie tagliata lungo la direzione positiva dell'asse c del cristallo. L'atomo terminale su questa superficie sono atomi di silicio.

La differenza tra il piano C e il piano del silicio può influenzare le proprietà fisiche ed elettriche dei wafer SiC, come conduttività termica, conduttività, mobilità dei portatori, densità dell'interfaccia degli stati, ecc. La selezione del piano C e del piano Si può influenzano anche il processo di produzione e le prestazioni dei dispositivi SiC, come la crescita epitassiale, l'impianto ionico, l'ossidazione, la deposizione di metalli, la resistenza di contatto, ecc.

3. Applicazione di C-Pcorsia e Si-Psentierodel wafer SiC

Durante il processo di crescita dei cristalli di SiC, a causa delle differenze nella densità di disposizione atomica e nella stabilità chimica tra le superfici di Si e C, queste mostrano caratteristiche diverse nella lavorazione dei materiali e nella preparazione dei dispositivi.

La faccia di Si solitamente ha una migliore mobilità degli elettroni ed è adatta come strato di canale per dispositivi elettronici di potenza.

Mentre la faccia C può mostrare prestazioni migliori, come una maggiore conduttività termica, in alcune specifiche applicazioni scientifiche o industriali.

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