Üçbucaqlı qüsur
Üçbucaqlı qüsurlar SiC epitaksial təbəqələrində ən ölümcül morfoloji qüsurlardır. Çoxlu sayda ədəbiyyat hesabatları göstərir ki, üçbucaqlı qüsurların əmələ gəlməsi 3C kristal forması ilə bağlıdır. Lakin müxtəlif böyümə mexanizmlərinə görə, epitaksial təbəqənin səthində bir çox üçbucaqlı qüsurların morfologiyası tamamilə fərqlidir. Təxminən aşağıdakı növlərə bölmək olar:
(1) Üst hissədə böyük hissəciklər olan üçbucaqlı qüsurlar var
Bu tip üçbucaqlı qüsurun yuxarı hissəsində böyük sferik hissəcik var ki, bu da böyümə prosesi zamanı cisimlərin düşməsi nəticəsində yarana bilər. Bu təpədən aşağıya doğru kobud səthə malik kiçik üçbucaqlı sahə müşahidə oluna bilər. Bu onunla əlaqədardır ki, epitaksial proses zamanı üçbucaqlı sahədə ardıcıl olaraq iki müxtəlif 3C-SiC təbəqəsi əmələ gəlir ki, onlardan birinci təbəqə interfeysdə nüvələşir və 4H-SiC pillə axını ilə böyüyür. Epitaksial təbəqənin qalınlığı artdıqca, 3C politipinin ikinci təbəqəsi nüvələşir və daha kiçik üçbucaqlı çuxurlarda böyüyür, lakin 4H böyümə pilləsi 3C politip sahəsini tam əhatə etmir, 3C-SiC-nin V formalı yiv sahəsini hələ də aydın edir. görünən
(2) Üst hissədə kiçik hissəciklər və kobud səthə malik üçbucaqlı qüsurlar var
Bu tip üçbucaqlı qüsurun təpələrindəki hissəciklər Şəkil 4.2-də göstərildiyi kimi daha kiçikdir. Üçbucaqlı sahənin çox hissəsi 4H-SiC-nin pilləli axını ilə örtülmüşdür, yəni bütün 3C-SiC təbəqəsi tamamilə 4H-SiC təbəqəsinin altına yerləşdirilmişdir. Üçbucaqlı qüsur səthində yalnız 4H-SiC-nin böyümə pillələri görünə bilər, lakin bu addımlar adi 4H kristal artım pillələrindən xeyli böyükdür.
(3) Hamar səthə malik üçbucaqlı qüsurlar
Bu tip üçbucaqlı qüsur Şəkil 4.3-də göstərildiyi kimi hamar səth morfologiyasına malikdir. Belə üçbucaqlı qüsurlar üçün 3C-SiC təbəqəsi 4H-SiC-nin pilləli axını ilə örtülür və səthdəki 4H kristal forması daha incə və hamarlaşır.
Epitaksial çuxur qüsurları
Epitaksial çuxurlar (Çuxurlar) ən çox yayılmış səth morfoloji qüsurlarından biridir və onların tipik səth morfologiyası və struktur konturları Şəkil 4.4-də göstərilmişdir. Cihazın arxa tərəfində KOH-un aşınmasından sonra müşahidə olunan yivli dislokasiya (TD) korroziya çuxurlarının yeri cihazın hazırlanmasından əvvəl epitaksial çuxurların yeri ilə aydın uyğun gəlir və epitaksial çuxur qüsurlarının əmələ gəlməsinin yiv dislokasiyası ilə əlaqəli olduğunu göstərir.
yerkökü qüsurları
Kök qüsurları 4H-SiC epitaksial təbəqələrdə ümumi səth qüsurudur və onların tipik morfologiyası Şəkil 4.5-də göstərilmişdir. Yerkökü qüsurunun pilləvari dislokasiyalarla birləşən bazal müstəvidə yerləşən frankoniya və prizmatik yığma çatların kəsişməsindən əmələ gəldiyi bildirilir. Havuç qüsurlarının əmələ gəlməsinin substratda TSD ilə əlaqəli olduğu da bildirilir. Tsuchida H. et al. epitaksial təbəqədə kök qüsurlarının sıxlığının substratdakı TSD sıxlığına mütənasib olduğunu müəyyən etdi. Epitaksial böyümədən əvvəl və sonra səth morfologiyası şəkillərini müqayisə edərək, bütün müşahidə edilən kök qüsurlarının substratdakı TSD-yə uyğun olduğunu tapmaq olar. Wu H. et al. yerkökü qüsurlarının 3C kristal formasını deyil, yalnız 4H-SiC politipini ehtiva etdiyini müəyyən etmək üçün Raman səpilmə testinin xarakteristikasından istifadə etdi.
Üçbucaqlı qüsurların MOSFET cihazının xüsusiyyətlərinə təsiri
Şəkil 4.7 üçbucaqlı qüsurları olan cihazın beş xarakteristikasının statistik paylanmasının histoqramıdır. Mavi nöqtəli xətt cihazın xarakterik deqradasiyası üçün ayırıcı xəttdir və qırmızı nöqtəli xətt cihazın nasazlığı üçün ayırıcı xəttdir. Cihazın uğursuzluğu üçün üçbucaqlı qüsurlar böyük təsir göstərir və uğursuzluq dərəcəsi 93% -dən çoxdur. Bu, əsasən üçbucaqlı qüsurların cihazların tərs sızma xüsusiyyətlərinə təsiri ilə əlaqələndirilir. Üçbucaqlı qüsurları olan cihazların 93% -ə qədər tərs sızma əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Bundan əlavə, üçbucaqlı qüsurlar da qapının sızma xüsusiyyətlərinə ciddi təsir göstərir, deqradasiya dərəcəsi 60% təşkil edir. Cədvəl 4.2-də göstərildiyi kimi, eşik gərginliyinin pozulması və gövdə diodunun xarakterik deqradasiyası üçün üçbucaqlı qüsurların təsiri kiçikdir və deqradasiya nisbətləri müvafiq olaraq 26% və 33% təşkil edir. Müqavimətin artmasına səbəb olması baxımından üçbucaqlı qüsurların təsiri zəifdir və deqradasiya nisbəti təxminən 33% -dir.
Epitaksial pit qüsurlarının MOSFET cihazının xüsusiyyətlərinə təsiri
Şəkil 4.8 epitaksial pit qüsurlarını ehtiva edən cihazın beş xarakteristikasının statistik paylanmasının histoqramıdır. Mavi nöqtəli xətt cihazın xarakterik deqradasiyası üçün ayırıcı xəttdir və qırmızı nöqtəli xətt cihazın nasazlığı üçün ayırıcı xəttdir. Buradan görünür ki, SiC MOSFET nümunəsində epitaksial pit qüsurlarını ehtiva edən cihazların sayı üçbucaqlı qüsurları olan cihazların sayına bərabərdir. Epitaksial çuxur qüsurlarının cihazın xüsusiyyətlərinə təsiri üçbucaqlı qüsurlardan fərqlidir. Cihazın nasazlığı baxımından, epitaksial pit qüsurlarını ehtiva edən cihazların uğursuzluq dərəcəsi cəmi 47% təşkil edir. Üçbucaqlı qüsurlarla müqayisədə, epitaksial çuxur qüsurlarının cihazın əks sızma xüsusiyyətlərinə və darvaza sızma xüsusiyyətlərinə təsiri əhəmiyyətli dərəcədə zəifləmiş, deqradasiya əmsalları Cədvəl 4.3-də göstərildiyi kimi müvafiq olaraq 53% və 38% təşkil etmişdir. Digər tərəfdən, epitaksial pit qüsurlarının eşik gərginlik xüsusiyyətlərinə, gövdə diodunun keçiricilik xüsusiyyətlərinə və müqavimətə təsiri üçbucaqlı qüsurlardan daha böyükdür, deqradasiya nisbəti 38% -ə çatır.
Ümumiyyətlə, iki morfoloji qüsur, yəni üçbucaqlar və epitaksial çuxurlar SiC MOSFET cihazlarının uğursuzluğuna və xarakterik deqradasiyasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Üçbucaqlı qüsurların mövcudluğu ən ölümcüldür, uğursuzluq dərəcəsi 93% -ə çatır, əsasən cihazın tərs sızmasında əhəmiyyətli bir artım kimi özünü göstərir. Epitaksial çuxur qüsurları olan cihazlarda 47% daha aşağı uğursuzluq dərəcəsi var idi. Bununla belə, epitaksial pit qüsurları cihazın eşik gərginliyinə, gövdə diodunun keçiricilik xüsusiyyətlərinə və on-müqavimətinə üçbucaqlı qüsurlardan daha çox təsir göstərir.
Göndərmə vaxtı: 16 aprel 2024-cü il