la stragrande maggioranza dei circuiti integrati a semiconduttore in uso oggi si basano su ossido di metallo

transistor a effetto di campo a semiconduttore (mosfet), i cui vantaggi elettronici e operativi

la fisica del dispositivo è sintetizzata nel capitolo di katsumata e altrove. dato l'estremo

utilità e successo dell'elettronica di inversione basata su mosfet nel silicio vlsi (come pure

dispositivi di potenza discreti in silicio), è naturalmente auspicabile implementare l'inversione ad alte prestazioni

canale mosfets in sic. come il silicio, si forma una termica quando è sufficientemente riscaldata in un

ambiente di ossigeno. mentre ciò consente alla tecnologia sic mos di seguire in qualche modo il grande successo

percorso della tecnologia silicon mos, ci sono tuttavia importanti differenze nella qualità dell'isolante e

elaborazione dei dispositivi che attualmente impedisce ai sic mosfet di realizzare appieno i loro benefici

potenziale. mentre il seguente discorso tenta di evidenziare rapidamente i principali problemi che devono affrontare Sic Mosfet

sviluppo, approfondimenti più dettagliati si possono trovare nei riferimenti 133-142.

da un punto di vista puramente elettrico, ci sono due principali carenze operative di ossidi di sic e

mosfet rispetto ai mosfet di silicio. in primo luogo, la mobilità dei canali di inversione effettiva nella maggior parte dei mosfet sic

sono inferiori a quanto ci si aspetterebbe basandosi sulle comunicazioni con carrier mosfet di inversione del silicio.

questo riduce seriamente il guadagno del transistor e la capacità di portare corrente di sic mosfets, così che sic

i mosfet non sono così vantaggiosi quanto teoricamente previsto. secondo, gli ossidi di sic non hanno dimostrato

come affidabili e immutabili come ossidi di silicio ben sviluppati, in quanto i mosfet sic sono più inclini

variazioni di tensione di soglia, perdite di gate e guasti all'ossido rispetto ai mosfet di silicio con polarizzazione comparabile. in

In particolare, le carenze di prestazioni elettriche dell'ossido di mosfet sono attribuite alle differenze tra

il silicio e la qualità dell'ossido termico sicure e la struttura dell'interfaccia che causano l'ossido sicco di manifestarsi in modo indesiderato

livelli più alti di densità dello stato dell'interfaccia ( ), cariche di ossido fisse ( ),

intrappolamento di carica, tunneling dell'ossido di carrier e riduzione della mobilità dei portanti del canale di inversione.

nel mettere in evidenza le difficoltà che si trovano ad affrontare lo sviluppo di mos moset, è importante tenerlo presente

i primi mosfet al silicio hanno anche affrontato sfide evolutive che hanno richiesto molti anni di ricerca dedicata

sforzi per superare con successo. anzi, enormi miglioramenti nelle prestazioni del dispositivo 4h-sic mos

sono stati raggiunti negli ultimi anni, dando speranza che benefici dispositivi di potenza moschettica 4h-sic per

funzionamento fino a 125 ° c temperature ambientali potrebbero essere commercializzati entro i prossimi anni.

ad esempio, 4h-sic mosfet inversione del canale di mobilità per orientamento convenzionale (8 ° off (0001)

wafer c-axis) è migliorato da \u0026 lt; 10 a \u0026 gt; 200 , mentre la densità di elettricamente dannoso

SIC i difetti dello stato di interfaccia che risiedono energeticamente vicino al bordo della banda di conduzione sono diminuiti di

un ordine di grandezza. allo stesso modo, alternative sic wafer orientazioni superficiali come ( )

e ( ) che si ottengono realizzando dispositivi su wafer tagliati con diversi orientamenti cristallografici

(sezione 5.2.1), hanno anche migliorato significativamente le proprietà del canale mos 4h-sic.

un passo fondamentale per ottenere dispositivi 4h-sic mos notevolmente migliorati è stata la giusta introduzione

di gas composti di azoto (sotto forma di ) durante l'ossidazione e la postossidazione

processo di ricottura. questi ricorsi basati sull'azoto hanno anche migliorato il

stabilità degli ossidi 4h-sic ad alto campo elettrico e sollecitazione ad alta temperatura usata per qualificare e

quantificare l'affidabilità dei mosfet. tuttavia, come agarwal et al. hanno sottolineato, il largo

il bandgap di sic riduce la barriera potenziale che impedisce il tunneling di vettori dannosi attraverso gli ossidi

cresciuto su 4h-sic, quindi non ci si può aspettare che ossidi 4h-sic raggiungano un'identica alta affidabilità come

ossidi termici su silicio. è altamente probabile che isolanti di gate alternativi oltre a crescere termicamente

dovrà essere sviluppato per l'implementazione ottimizzata del canale di inversione 4h-sic coibentato

transistor di gate per le applicazioni elettroniche più esigenti per alte temperature e alta potenza. come

con la tecnologia del silicio mosfet, saranno probabilmente sviluppate pile dielettriche multistrato per migliorare ulteriormente

performance sic mosfet.