??對(duì)于非立方晶體，它們天生具有各向異性，即不同方向具有不同的性質(zhì)。以碳化硅晶體面為例：

• 4H-SIC和6H-SIC的空間群是P63mc，點(diǎn)群是6mm。兩者都屬于六方晶系，具有各向異性。
• 3C-SIC的空間群是F-43m，點(diǎn)群是-43m。它屬于立方晶系，不具有各向異性。
• 15R-SIC的空間群是R3m，點(diǎn)群是3m。它屬于三方晶系，具有各向異性。

??此外，6mm和3m屬于10個(gè)極性點(diǎn)群（1、2、3、4、6、m、3m、mm2、4mm、6mm）之一，因此4H-SIC、6H-SIC、15R-SIC是極性晶體。極性晶體意味著晶體中至少一個(gè)方向與相反方向具有不同的性質(zhì)，可以是電學(xué)性質(zhì)（熱電性質(zhì)、鐵電性質(zhì)），生長性質(zhì)等?？傊?#xff0c;在同一個(gè)方向上，正負(fù)之間會(huì)存在性能差異。

??各向異性的表現(xiàn)會(huì)直接體現(xiàn)在不同晶面不同的性質(zhì)上。在晶體中，不同碳化硅晶體面由晶面指數(shù)的差異來表示。晶面指數(shù)也稱為米勒指數(shù)，是（hkl）。

??具體表示方法是：建立晶體的坐標(biāo)系，該晶面的截距和坐標(biāo)軸將是a、b、c，然后取截距的倒數(shù)1/a、1/b、1/c，化簡為最簡整數(shù)比，即（hkl）。對(duì)于三方和六方晶系的晶體，（hkl） = (hkil)，i=-h-k。但是，根據(jù)晶體的對(duì)稱性，會(huì)存在一系列相同的碳化硅晶體面。例如，（100）和（200）只是沒有化簡為最簡整數(shù)比。

各向異性具有許多應(yīng)用：

??不同方向的籽晶生長性質(zhì)差異很大。以（0001）晶面為參考，偏轉(zhuǎn)一定角度（步流）的晶片更容易生長碳化硅。
??電性質(zhì)也存在巨大差異。例如，硅碳晶面（0-33-8）用于制備碳化硅MOSFET。由于其界面態(tài)密度較低、自由電子比例較高，在所有摻雜濃度下表面的通道遷移率最高。
??如圖所示，當(dāng)使用摻雜濃度為10¹⁸/cm3時(shí)，可以達(dá)到高達(dá)60cm²V^-1s^-1的通道遷移率和高達(dá)4V的閾值電壓。該電壓足以在高溫下抑制誤啟動(dòng)，高于（0001）晶面。

??圖片中還包含一個(gè)立體圖，顯示了b112N和b110N型晶體取向之間的30°角。這表明，金剛石和碳化硅晶體相互旋轉(zhuǎn)30°，使得一個(gè)晶體的b112N方向與另一個(gè)晶體的b110N方向?qū)R。

??利用這一特性，一家日本公司開發(fā)了一種新的 SiC MOSFET 結(jié)構(gòu)。它有一個(gè) V 形槽，使用 (0-33-8) 晶面，因此具有更高的遷移率性能。

??4H-SiC 的 (0-33-8) 晶面與 (0001) 晶面形成 54.7 度的偏角。

??三方和六方晶系的晶胞參數(shù)為a和c，晶面(h1k111) (h2k212)的計(jì)算方法如下：
$$\cos ?=\frac{h_1{h}_2+k_1{k}_2+\frac{1}{2}(h_1{k}_2+h_2{k}_1)+\frac{3a^2}{4c^2}{l}_1{l}_2}{\sqrt{\left(h_1^2+k_1^2+h_1{k}_1+\frac{3a^2}{4c^2}{l}_1^2\right)\left(h_2^2+k_2^2+h_2{k}_2+\frac{3d^2}{4c^2}{l}_2^2\right)}}$$
??制造該設(shè)備的關(guān)鍵是使用化學(xué)蝕刻工藝形成 V 形溝槽。使用二氧化硅作為蝕刻掩模，在約 900°C 的氯氣氛中進(jìn)行蝕刻。

• 首先將未蝕刻的表面氧化為二氧化硅，
• 氯氣與表面的碳化硅反應(yīng)生成碳，然后與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳；
• 生成的硅氯化物和二氧化碳在高溫下?lián)]發(fā)，露出 (0-33-8) 晶面。

??注意：不能使用離子蝕刻。雖然離子蝕刻是形成 U 形溝槽的一般方法，但會(huì)導(dǎo)致蝕刻損壞和子溝槽的形成。

??通過掃描電子顯微鏡的圖像，可以看到化學(xué)蝕刻已獲得高質(zhì)量的晶面。