Driehoekige defek
Driehoekige defekte is die mees dodelike morfologiese defekte in SiC epitaksiale lae. 'n Groot aantal literatuurverslae het getoon dat die vorming van driehoekige defekte verband hou met die 3C-kristalvorm. As gevolg van verskillende groeimeganismes is die morfologie van baie driehoekige defekte op die oppervlak van die epitaksiale laag egter heel anders. Dit kan grofweg in die volgende tipes verdeel word:
(1) Daar is driehoekige defekte met groot deeltjies aan die bokant
Hierdie tipe driehoekige defek het 'n groot sferiese deeltjie aan die bokant, wat deur vallende voorwerpe tydens die groeiproses veroorsaak kan word. 'n Klein driehoekige area met 'n growwe oppervlak kan afwaarts vanaf hierdie hoekpunt waargeneem word. Dit is te wyte aan die feit dat tydens die epitaksiale proses, twee verskillende 3C-SiC-lae opeenvolgend in die driehoekige area gevorm word, waarvan die eerste laag by die raakvlak kernvormig is en deur die 4H-SiC-stapvloei groei. Soos die dikte van die epitaksiale laag toeneem, kern en groei die tweede laag 3C-politipe in kleiner driehoekige putte, maar die 4H-groeistap bedek nie die 3C-politipe-area heeltemal nie, wat die V-vormige groefarea van 3C-SiC steeds duidelik maak. sigbaar
(2) Daar is klein deeltjies aan die bokant en driehoekige defekte met growwe oppervlak
Die deeltjies by die hoekpunte van hierdie tipe driehoekige defek is baie kleiner, soos getoon in Figuur 4.2. En die grootste deel van die driehoekige area word gedek deur die stapvloei van 4H-SiC, dit wil sê, die hele 3C-SiC-laag is heeltemal onder die 4H-SiC-laag ingebed. Slegs die groeistappe van 4H-SiC kan op die driehoekige defekoppervlak gesien word, maar hierdie stappe is baie groter as die konvensionele 4H kristalgroeistappe.
(3) Driehoekige defekte met gladde oppervlak
Hierdie tipe driehoekige defek het 'n gladde oppervlakmorfologie, soos getoon in Figuur 4.3. Vir sulke driehoekige defekte word die 3C-SiC-laag bedek deur die stapvloei van 4H-SiC, en die 4H-kristalvorm op die oppervlak word fyner en gladder.
Epitaksiale putdefekte
Epitaksiale putte (Pits) is een van die mees algemene oppervlakmorfologiedefekte, en hul tipiese oppervlakmorfologie en strukturele omtrek word in Figuur 4.4 getoon. Die ligging van die schroefdraadontwrigting (TD)-korrosieputte wat na KOH-etsing op die agterkant van die toestel waargeneem is, stem duidelik ooreen met die ligging van die epitaksiale putte voor toestelvoorbereiding, wat aandui dat die vorming van epitaksiale pitdefekte verband hou met schroefdraadontwrigtings.
wortel defekte
Worteldefekte is 'n algemene oppervlakdefek in 4H-SiC epitaksiale lae, en hul tipiese morfologie word in Figuur 4.5 getoon. Die worteldefek word na berig word gevorm deur die kruising van Frankiese en prismatiese stapelfoute geleë op die basale vlak wat deur trapagtige ontwrigtings verbind is. Daar is ook gerapporteer dat die vorming van worteldefekte verband hou met TSD in die substraat. Tsuchida H. et al. gevind dat die digtheid van worteldefekte in die epitaksiale laag eweredig is aan die digtheid van TSD in die substraat. En deur die oppervlakmorfologiebeelde voor en na epitaksiale groei te vergelyk, kan gevind word dat alle waargenome worteldefekte ooreenstem met die TSD in die substraat. Wu H. et al. Raman-verstrooiingstoetskarakterisering gebruik om te vind dat die worteldefekte nie die 3C-kristalvorm bevat nie, maar slegs die 4H-SiC-politipe.
Effek van driehoekige defekte op MOSFET-toestelkenmerke
Figuur 4.7 is 'n histogram van die statistiese verspreiding van vyf kenmerke van 'n toestel wat driehoekige defekte bevat. Die blou stippellyn is die skeidingslyn vir toestelkenmerkende agteruitgang, en die rooi stippellyn is die skeidingslyn vir toestelfout. Vir toestelfout het driehoekige defekte 'n groot impak, en die mislukkingsyfer is groter as 93%. Dit word hoofsaaklik toegeskryf aan die invloed van driehoekige defekte op die omgekeerde lekkenmerke van toestelle. Tot 93% van toestelle wat driehoekige defekte bevat, het omgekeerde lekkasie aansienlik verhoog. Daarbenewens het die driehoekige defekte ook 'n ernstige impak op die heklekkasie-eienskappe, met 'n degradasiekoers van 60%. Soos getoon in Tabel 4.2, vir drempelspanning-degradasie en liggaamsdiode-kenmerk-agteruitgang, is die impak van driehoekige defekte klein, en die degradasieverhoudings is onderskeidelik 26% en 33%. In terme van 'n toename in aan-weerstand, is die impak van driehoekige defekte swak, en die degradasieverhouding is ongeveer 33%.
Effek van epitaksiale putdefekte op MOSFET-toestelkenmerke
Figuur 4.8 is 'n histogram van die statistiese verspreiding van vyf kenmerke van 'n toestel wat epitaksiale putdefekte bevat. Die blou stippellyn is die skeidingslyn vir toestelkenmerkende agteruitgang, en die rooi stippellyn is die skeidingslyn vir toestelfout. Hieruit kan gesien word dat die aantal toestelle wat epitaksiale putdefekte bevat in die SiC MOSFET monster gelykstaande is aan die aantal toestelle wat driehoekige defekte bevat. Die impak van epitaksiale putdefekte op toestelkenmerke verskil van dié van driehoekige defekte. Wat toestelfout betref, is die mislukkingsyfer van toestelle wat epitaksiale putdefekte bevat slegs 47%. In vergelyking met driehoekige defekte, is die impak van epitaksiale putdefekte op die omgekeerde lekkenmerke en heklekkasiekenmerke van die toestel aansienlik verswak, met degradasieverhoudings van onderskeidelik 53% en 38%, soos getoon in Tabel 4.3. Aan die ander kant is die impak van epitaksiale putdefekte op drumpelspanningseienskappe, liggaamsdiodegeleidingseienskappe en aan-weerstand groter as dié van driehoekige defekte, met die degradasieverhouding wat 38% bereik.
Oor die algemeen het twee morfologiese defekte, naamlik driehoeke en epitaksiale putte, 'n beduidende impak op die mislukking en kenmerkende agteruitgang van SiC MOSFET-toestelle. Die bestaan van driehoekige defekte is die dodelikste, met 'n mislukkingsyfer van so hoog as 93%, hoofsaaklik gemanifesteer as 'n aansienlike toename in omgekeerde lekkasie van die toestel. Toestelle wat epitaksiale putdefekte bevat het 'n laer mislukkingsyfer van 47%. Epitaksiale putdefekte het egter 'n groter impak op die toestel se drempelspanning, liggaamsdiodegeleidingseienskappe en aan-weerstand as driehoekige defekte.
Postyd: 16-Apr-2024