SiC est un composé binaire formé par des éléments Si et C dans un rapport 1:1, c’est-à-dire 50% Si et 50% C, avec son unité structurelle de base étant un tétraèdre Si-C.

Par exemple, Si diamètre de l’atome est plus grand, équivalent à une pomme, tandis que C diamètre de l’atome est plus petit, équivalent à une orange. Quand un nombre égal d’oranges et de pommes sont empilés ensemble, un cristal SiC est formé.

SiC est un composé binaire où l’espacement atomique de liaison Si-Si est de 3,89 a. Comment comprendre cet espacement? La machine de lithographie la plus avancée sur le marché aujourd’hui a une précision de lithographie de 3nm, soit 30A de distance. La précision lithographique est 8 fois la distance atomique.

L’énergie de liaison Si-Si est de 310 kJ/mol, ce qui peut être compris comme la force nécessaire pour séparer ces deux atomes. Plus l’énergie de liaison est grande, plus la force nécessaire pour séparer les atomes est grande.

L’espacement atomique de liaison Si-C est de 1,89 A et l’énergie de liaison est de 447 kJ/mol.

De l’énergie de liaison, on peut voir que par rapport aux matériaux semi-conducteurs traditionnels à base de silicium, les matériaux semi-conducteurs à base de si ont des propriétés chimiques plus stables.

De la figure, on peut voir que n’importe quel atome de C est lié aux quatre atomes de Si les plus proches, tandis que n’importe quel atome de Si est lié aux quatre atomes de C les plus proches. La structure cristalline SiC peut également être décrite en utilisant une méthode de structure en couches, comme le montre la figure, où plusieurs atomes de C occupent les points de la grille hexagonale dans le même plan, formant une couche emballée de l’atome C, et les atomes de Si occupent également les points de la grille hexagonale dans le même plan et forment une couche emballée de si-atome.

Chaque atome de C dans la couche de l’atome de C est relié à l’atome de Si le plus proche, et il en est de même pour la couche de l’atome de Si. Chaque paire de couches adjacentes d’atomes de C et de Si très proches forme une couche carbone-silicium à deux atomes.

La disposition des cristaux SiC est très riche, et plus de 200 types de cristaux SiC ont été découverts jusqu’à présent.

Ceci est similaire au jeu de Tetris, où les plus petits blocs d’unités sont tous les mêmes, mais lorsque les blocs sont combinés, ils forment des formes différentes.

La structure spatiale de SiC est légèrement plus complexe que Tetris, avec sa plus petite unité changeant d’un petit carré à un petit tétraèdre composé d’atomes de C et de Si.

Pour distinguer les différents types de SiC, la méthode Ramsdell est actuellement principalement utilisée pour le marquage. Cette méthode utilise une combinaison de lettres et de chiffres pour représenter les différents types de SiC.

La lettre est placée derrière, utilisée pour indiquer le type de cellule de cristal. C représente le type de cristal cubique (la première lettre de cubique en anglais), H représente le type de cristal hexagonale (la première lettre de hexagonale en anglais), et R représente le type de cristal rhombique (la première lettre de losange en anglais). Les chiffres sont placés devant pour indiquer le nombre de couches atomiques doubles Si-C dans l’unité de répétition de base.

À l’exception de 2H-SiC et 3C-SiC, d’autres structures cristaliques peuvent être considérées comme un mélange de blende de zinc et de structures de wurtzite, qui est également une structure hexagonale serrée.

La face c se réfère à la face cristalline (000-1) de laPlaquette en carbure de silicium, qui est la surface du cristal coupé le long de la direction négative de l’axe c, et l’atome terminant sur cette surface est un atome de carbone.

La face de silicium se réfère à la face cristalline (0001) de la plaquette de carbure de silicium, qui est la surface du cristal coupé dans la direction positive de l’axe c, et l’atome qui termine sur cette surface est un atome de silicium.

La différence entre la face c et la face de silicium affectera les propriétés physiques et électriques de la plaquette en carbure de silicium, telles que la conductivité thermique, la conductivité électrique, la mobilité des transporteurs et la densité de l’état d’interface.

Le choix de la face c ou de la face en silicium influera également sur le processus de fabrication et les performances du dispositif en carbure de silicium, tels que la croissance épitaxiale, l’implantation ionique, l’oxydation, le dépôt métallique et la résistance de contact.