die überwiegende Mehrheit der heute verwendeten halbleiterintegrierten Schaltungschips verlassen sich auf Silizium-Metalloxid-

Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), deren elektronische Vorteile und Betriebsweise

Gerätephysik sind in Katsumata Kapitel und anderswo zusammengefasst. das Extreme gegeben

Nützlichkeit und Erfolg von Inversions-Kanal-MOSFET-basierten Elektronik in Vlsi-Silizium (sowie

diskrete Silizium-Leistungsbauelemente), ist es natürlich wünschenswert, eine Hochleistungsinversion zu implementieren

Kanal Mosfets in sic. wie Silizium, bildet es eine thermische, wenn es in einem ausreichend erhitzt wird

Sauerstoffumgebung. Während dies ermöglicht sic MOS-Technologie etwas sehr erfolgreich folgen

Weg der Silizium MOS Technologie, gibt es dennoch wichtige Unterschiede in der Isolatorqualität und

Geräteverarbeitung, die derzeit verhindern, dass sic-MOSFETs ihre vollen Vorteile realisieren

Potenzial. Während der folgende Diskurs versucht, schnell Schlüsselthemen hervorzuheben, denen sic Mosfet gegenübersteht

Entwicklung, detailliertere Einblicke können in den Referenzen 133-142 gefunden werden.

Aus rein elektrischer Sicht gibt es zwei hauptsächliche Betriebsmängel von Sic Oxiden und

Mosfets im Vergleich zu Silizium Mosfets. Erstens, effektive Inversionskanalbeweglichkeiten in den meisten sic-Mosfets

sind niedriger als man aufgrund von MOS-Träger-Mobilitäten des Siliciuminversionskanals erwarten würde.

Dies verringert die Transistorverstärkung und die Stromleitfähigkeit der MOSFETs erheblich, so dass sic

Mosfets sind nicht annähernd so vorteilhaft wie theoretisch vorhergesagt. Zweitens, Sic Oxide haben nicht bewiesen

so zuverlässig und unveränderlich wie gut entwickelte Siliziumoxide, in denen MOSFETs anfälliger sind

Schwellenspannungsverschiebungen, Gate-Lecks und Oxidfehler als vergleichsweise vorgespannte Silizium-MOSFETs. im

Insbesondere werden elektrische Leistungsdefizite auf die Unterschiede zwischen

Siliciumoxid und thermische Oxidqualität und Grenzflächenstruktur, die dazu führen, dass das Siliciumoxid in unerwünschter Weise auftritt

höhere Pegel der Grenzflächenzustandsdichten ( ), feste Oxidladungen ( ),

Ladungseinfangen, Trägeroxidtunneln und verringerte Mobilität von Inversionskanalleitern.

Bei der Hervorhebung der Schwierigkeiten, mit denen die Entwicklung von Mosfets konfrontiert ist, ist es wichtig, dies zu bedenken

Die frühen Silizium-MOSFETs sahen sich auch mit Entwicklungsherausforderungen konfrontiert, die viele Jahre intensiver Forschung erforderten

Anstrengungen, um erfolgreich zu überwinden. In der Tat, enorme Verbesserungen in 4h-sic mos Geräteleistung

wurden in den letzten Jahren erreicht, die Hoffnung, dass nützliche 4h-sic Power MOSFET-Geräte für

Betrieb bis zu 125 ° C Umgebungstemperatur könnte in den nächsten Jahren kommerzialisiert werden.

zB 4h-sic Mosfet Inversionskanal Mobilität für konventionell orientiert (8 ° aus (0001)

c-Achse) -Wafer wurde von \u0026 lt; 10 bis \u0026 gt; 200 verbessert , während die Dichte elektrisch schädlich ist

sic- Grenzflächenzustandsdefekte, die energetisch nahe der Leitungsbandkante liegen, sind abgefallen

eine Größenordnung . ebenso alternative sic-Wafer-Oberflächenorientierungen wie ( )

und ( ), die erhalten werden, indem Vorrichtungen auf Wafern mit unterschiedlichen kristallographischen Orientierungen geschnitten werden

(Abschnitt 5.2.1), haben auch zu signifikant verbesserten 4h-sic-mos-Kanaleigenschaften geführt.

Ein Schlüsselschritt zum Erhalten stark verbesserter 4h-sic mos-Vorrichtungen war die richtige Einführung

von Stickstoffverbindungsgasen (in Form von ) während der Oxidation und Postoxidation

Glühprozess. diese Glühungen auf Stickstoffbasis haben auch die

Stabilität von 4h-Sic Oxiden zu hohen elektrischen Feld und hohe Temperaturbelastung verwendet zu qualifizieren und

quantifizieren Sie die Zuverlässigkeit von Mosfets. als Agarwal et al. habe darauf hingewiesen, das breite

Die Bandlücke von sic reduziert die potentielle Barriere, die das Tunneln von schädigenden Trägern durch Oxide behindert

auf 4h-sic gewachsen, so dass nicht erwartet werden kann, dass 4h-Sic-Oxide eine identische hohe Zuverlässigkeit erreichen wie

thermische Oxide auf Silizium. Es ist sehr wahrscheinlich, dass alternative Gate-Isolatoren neben thermisch gewachsen sind

muss für die optimierte Implementierung des Inversionskanals 4h-isoliert entwickelt werden

Gate-Transistoren für die anspruchsvollsten Hochtemperatur- und Hochleistungselektronikanwendungen. wie

Mit der Silizium-MOSFET-Technologie werden wahrscheinlich mehrschichtige dielektrische Stapel zur weiteren Verbesserung entwickelt

sic Mosfet Leistung.