Трохкутны дэфект
Трохкутныя дэфекты з'яўляюцца найбольш фатальнымі марфалагічнымі дэфектамі эпітаксіяльных слаёў SiC. Вялікая колькасць літаратурных паведамленняў паказала, што адукацыя трохкутных дэфектаў звязана з формай крышталя 3C. Аднак з-за розных механізмаў росту марфалогія многіх трохкутных дэфектаў на паверхні эпітаксіяльнага пласта даволі розная. Яго ўмоўна можна падзяліць на наступныя тыпы:
(1) Ёсць трохкутныя дэфекты з буйнымі часціцамі ўверсе
Гэты тып трохкутнага дэфекту мае вялікую сферычную часціцу ўверсе, якая можа быць выклікана падзеннем прадметаў у працэсе росту. Уніз ад гэтай вяршыні можна назіраць невялікі трохкутны ўчастак з шурпатай паверхняй. Гэта звязана з тым, што падчас працэсу эпітаксіі два розныя пласты 3C-SiC паслядоўна ўтвараюцца ў трохвугольнай вобласці, з якіх першы пласт зараджаецца на мяжы падзелу і расце праз крокавы паток 4H-SiC. Па меры павелічэння таўшчыні эпітаксіяльнага пласта другі пласт політыпу 3C зараджаецца і расце ў меншых трохкутных ямках, але этап росту 4H не цалкам ахоплівае вобласць палітыпу 3C, што робіць V-вобразную канаўку 3C-SiC па-ранейшаму выразнай бачны
(2) У верхняй частцы ёсць дробныя часціцы і трохкутныя дэфекты з шурпатай паверхняй
Часціцы ў вяршынях гэтага тыпу трохвугольнага дэфекту значна меншыя, як паказана на малюнку 4.2. Большая частка трохкутнай вобласці пакрыта крокавым патокам 4H-SiC, гэта значыць увесь пласт 3C-SiC цалкам убудаваны пад пласт 4H-SiC. Толькі крокі росту 4H-SiC можна ўбачыць на трохкутнай паверхні дэфекту, але гэтыя этапы значна большыя, чым звычайныя этапы росту крышталя 4H.
(3) Трохкутныя дэфекты з гладкай паверхняй
Гэты тып трохвугольнага дэфекту мае гладкую марфалогію паверхні, як паказана на малюнку 4.3. Для такіх трохкутных дэфектаў пласт 3C-SiC пакрыты ступенчатым патокам 4H-SiC, і форма крышталя 4H на паверхні становіцца больш дробнай і гладкай.
Эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты
Эпітаксійныя ямкі (піты) з'яўляюцца адным з найбольш распаўсюджаных дэфектаў марфалогіі паверхні, і іх тыповая марфалогія паверхні і структурны абрыс паказаны на малюнку 4.4. Размяшчэнне каразійных ямак рэзьбавых вывіхаў (TD), назіраных пасля тручэння KOH на задняй панэлі прылады, дакладна адпавядае размяшчэнню эпітаксіяльных ямак перад падрыхтоўкай прыбора, што паказвае на тое, што ўтварэнне эпітаксіяльных дэфектаў звязана з рэзьбавымі вывіхамі.
дэфекты морквы
Дэфекты Carrot з'яўляюцца агульным дэфектам паверхні эпітаксіяльных слаёў 4H-SiC, і іх тыповая марфалогія паказана на малюнку 4.5. Паведамляецца, што дэфект морквы ўтвораны перасячэннем франконскіх і прызматычных парушэнняў кладкі, размешчаных на базальнай плоскасці, злучаных ступенчатымі дыслакацыямі. Таксама паведамлялася, што адукацыя дэфектаў морквы звязана з TSD ў субстраце. Tsuchida H. і інш. выявілі, што шчыльнасць дэфектаў морквы ў эпитаксиальном пласце прапарцыйная шчыльнасці TSD ў падкладцы. Параўноўваючы выявы марфалогіі паверхні да і пасля эпітаксійнага росту, можна выявіць, што ўсе назіраныя дэфекты морквы адпавядаюць TSD у субстраце. Ву Х. і інш. выкарыстаў характарыстыку тэсту камбінацыйнага рассейвання, каб выявіць, што дэфекты морквы не ўтрымліваюць крышталічнай формы 3C, а толькі палітып 4H-SiC.
Уплыў трохвугольных дэфектаў на характарыстыкі прылады MOSFET
На малюнку 4.7 прадстаўлена гістаграма статыстычнага размеркавання пяці характарыстык прылады, якое змяшчае трохкутныя дэфекты. Сіняя пункцірная лінія з'яўляецца раздзяляльнай лініяй пагаршэння характарыстык прылады, а чырвоная пункцірная лінія - раздзяляльнай лініяй паломкі прылады. Трохкутныя дэфекты аказваюць вялікі ўплыў на адмову прылады, а частата адмоваў перавышае 93%. У асноўным гэта звязана з уплывам трохкутных дэфектаў на характарыстыкі зваротнай уцечкі прылад. Да 93% прылад, якія змяшчаюць трохкутныя дэфекты, маюць значна павышаную зваротную ўцечку. Акрамя таго, трохкутныя дэфекты таксама аказваюць сур'ёзны ўплыў на характарыстыкі ўцечкі засаўкі з узроўнем дэградацыі 60%. Як паказана ў табліцы 4.2, для пагаршэння парогавага напружання і пагаршэння характарыстык корпуснага дыёда ўплыў трохкутных дэфектаў невялікі, а прапорцыі пагаршэння складаюць 26% і 33% адпаведна. З пункту гледжання выклікання павелічэння супраціўлення ўключэнню, уплыў трохкутных дэфектаў слабы, а каэфіцыент дэградацыі складае каля 33%.
Уплыў эпітаксіяльных дэфектаў ямкі на характарыстыкі прылады MOSFET
Малюнак 4.8 уяўляе сабой гістаграму статыстычнага размеркавання пяці характарыстык прылады, якое змяшчае эпітаксіяльныя дэфекты. Сіняя пункцірная лінія з'яўляецца раздзяляльнай лініяй пагаршэння характарыстык прылады, а чырвоная пункцірная лінія - раздзяляльнай лініяй паломкі прылады. З гэтага відаць, што колькасць прылад, якія змяшчаюць эпітаксіяльныя дэфекты ва ўзоры SiC MOSFET, эквівалентная колькасці прылад, якія змяшчаюць трохвугольныя дэфекты. Уплыў эпітаксіяльных дэфектаў на характарыстыкі прылады адрозніваецца ад трохкутных дэфектаў. З пункту гледжання адмовы прылад, узровень адмоваў прылад, якія змяшчаюць эпітаксіяльныя дэфекты, складае толькі 47%. У параўнанні з трохкутнымі дэфектамі, уплыў дэфектаў эпітаксіяльнай ямы на характарыстыкі зваротнай уцечкі і характарыстыкі ўцечкі засаўкі прылады значна аслаблены, з каэфіцыентамі дэградацыі 53% і 38% адпаведна, як паказана ў табліцы 4.3. З іншага боку, уплыў эпітаксіяльных дэфектаў на характарыстыкі парогавага напружання, характарыстыкі праводнасці корпуснага дыёда і супраціў уключэння большы, чым трохкутных дэфектаў, з каэфіцыентам дэградацыі, які дасягае 38%.
Увогуле, два марфалагічныя дэфекты, а менавіта трыкутнікі і эпітаксіяльныя ямкі, аказваюць значны ўплыў на адмову і характэрную дэградацыю прылад SiC MOSFET. Існаванне трохкутных дэфектаў з'яўляецца найбольш фатальным, з частатой адмоваў дасягае 93%, галоўным чынам выяўляецца ў значным павелічэнні зваротнай уцечкі прылады. Прылады, якія змяшчаюць эпітаксіяльныя дэфекты, мелі меншы ўзровень адмоваў - 47%. Аднак эпітаксіяльныя дэфекты маюць большы ўплыў на парогавае напружанне прылады, характарыстыкі праводнасці корпуснага дыёда і супраціў уключэння, чым трохкутныя дэфекты.
Час публікацыі: 16 красавіка 2024 г