พารามิเตอร์ที่สำคัญของ SiC คืออะไร?

ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC)เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ bandgap แบบกว้างที่สำคัญที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงและความถี่สูง ต่อไปนี้เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญบางประการของเวเฟอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์และคำอธิบายโดยละเอียด:

พารามิเตอร์ขัดแตะ:
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าค่าคงที่ของโครงตาข่ายของซับสเตรตตรงกับชั้นเอปิแทกเซียลที่จะขยายเพื่อลดข้อบกพร่องและความเครียด

ตัวอย่างเช่น 4H-SiC และ 6H-SiC มีค่าคงที่ของแลตทิซที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของชั้นอีปิแอกเซียลและประสิทธิภาพของอุปกรณ์

ลำดับการซ้อน:
SiC ประกอบด้วยอะตอมของซิลิคอนและอะตอมของคาร์บอนในอัตราส่วน 1:1 ในระดับมหภาค แต่ลำดับการจัดเรียงของชั้นอะตอมจะแตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้เกิดโครงสร้างผลึกที่แตกต่างกัน

รูปแบบคริสตัลทั่วไป ได้แก่ 3C-SiC (โครงสร้างลูกบาศก์), 4H-SiC (โครงสร้างหกเหลี่ยม) และ 6H-SiC (โครงสร้างหกเหลี่ยม) และลำดับการเรียงซ้อนที่สอดคล้องกันคือ: ABC, ABCB, ABCACB เป็นต้น แต่ละรูปแบบคริสตัลมีรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน ลักษณะเฉพาะและคุณสมบัติทางกายภาพ ดังนั้นการเลือกรูปแบบคริสตัลที่เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานเฉพาะด้าน

ความแข็ง Mohs: กำหนดความแข็งของพื้นผิว ซึ่งส่งผลต่อความง่ายในการประมวลผลและความต้านทานการสึกหรอ
ซิลิคอนคาร์ไบด์มีความแข็ง Mohs สูงมาก โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 9-9.5 ทำให้เป็นวัสดุที่มีความแข็งมากเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานการสึกหรอสูง

ความหนาแน่น: ส่งผลต่อความแข็งแรงเชิงกลและคุณสมบัติทางความร้อนของพื้นผิว
โดยทั่วไปความหนาแน่นสูงหมายถึงความแข็งแรงทางกลและการนำความร้อนที่ดีขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อน: หมายถึงการเพิ่มความยาวหรือปริมาตรของวัสดุพิมพ์โดยสัมพันธ์กับความยาวหรือปริมาตรเดิมเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น 1 องศาเซลเซียส
ความพอดีระหว่างซับสเตรตและชั้นเอพิแทกเซียลภายใต้การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อเสถียรภาพทางความร้อนของอุปกรณ์

ดัชนีการหักเหของแสง: สำหรับการใช้งานด้านแสง ดัชนีการหักเหของแสงเป็นพารามิเตอร์สำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์
ความแตกต่างของดัชนีการหักเหของแสงส่งผลต่อความเร็วและเส้นทางของคลื่นแสงในวัสดุ

ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก: ส่งผลต่อลักษณะความจุของอุปกรณ์
ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกที่ต่ำกว่าจะช่วยลดความจุของปรสิตและปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์

การนำความร้อน:
สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงและอุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำความเย็นของอุปกรณ์
การนำความร้อนสูงของซิลิคอนคาร์ไบด์ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูงเนื่องจากสามารถนำความร้อนออกจากอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ช่องว่างวง:
หมายถึงความแตกต่างพลังงานระหว่างด้านบนของแถบวาเลนซ์และด้านล่างของแถบการนำไฟฟ้าในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์
วัสดุที่มีช่องว่างกว้างต้องการพลังงานที่สูงกว่าเพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอน ซึ่งทำให้ซิลิคอนคาร์ไบด์ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและมีรังสีสูง

สนามไฟฟ้าพังทลาย:
แรงดันไฟฟ้าจำกัดที่วัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามารถทนได้
ซิลิคอนคาร์ไบด์มีสนามไฟฟ้าที่มีการแยกย่อยที่สูงมาก ซึ่งช่วยให้สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงมากได้โดยไม่พัง

ความเร็วดริฟท์ความอิ่มตัว:
ความเร็วเฉลี่ยสูงสุดที่ตัวพาสามารถเข้าถึงได้หลังจากสนามไฟฟ้าจำนวนหนึ่งถูกนำไปใช้กับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

เมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่ง ความเร็วของพาหะจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไปเมื่อมีการปรับปรุงสนามไฟฟ้าเพิ่มเติมอีก ความเร็ว ณ เวลานี้เรียกว่าความเร็วดริฟท์อิ่มตัว SiC มีความเร็วดริฟท์อิ่มตัวสูง ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง

พารามิเตอร์เหล่านี้ร่วมกันกำหนดประสิทธิภาพและการบังคับใช้ของเวเฟอร์ SiCในการใช้งานต่างๆ โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่มีกำลังสูง ความถี่สูง และอุณหภูมิสูง