Defecte triangular
Els defectes triangulars són els defectes morfològics més fatals a les capes epitaxials de SiC. Un gran nombre d'informes de la literatura han demostrat que la formació de defectes triangulars està relacionada amb la forma de cristall 3C. Tanmateix, a causa dels diferents mecanismes de creixement, la morfologia de molts defectes triangulars a la superfície de la capa epitaxial és força diferent. Es pot dividir aproximadament en els següents tipus:
(1) Hi ha defectes triangulars amb partícules grans a la part superior
Aquest tipus de defecte triangular té una gran partícula esfèrica a la part superior, que pot ser causada per la caiguda d'objectes durant el procés de creixement. Des d'aquest vèrtex es pot observar una petita àrea triangular amb una superfície rugosa cap avall. Això es deu al fet que durant el procés epitaxial, es formen successivament dues capes diferents de 3C-SiC a l'àrea triangular, de les quals la primera capa es nuclea a la interfície i creix a través del flux 4H-SiC. A mesura que augmenta el gruix de la capa epitaxial, la segona capa del politip 3C es nuclea i creix en fosses triangulars més petites, però el pas de creixement 4H no cobreix completament l'àrea del politip 3C, de manera que l'àrea del solc en forma de V de 3C-SiC encara sigui clarament clara. visible
(2) Hi ha partícules petites a la part superior i defectes triangulars amb superfície rugosa
Les partícules als vèrtexs d'aquest tipus de defecte triangular són molt més petites, com es mostra a la figura 4.2. I la major part de l'àrea triangular està coberta pel flux escalonat de 4H-SiC, és a dir, tota la capa de 3C-SiC està completament incrustada sota la capa de 4H-SiC. Només es poden veure els passos de creixement de 4H-SiC a la superfície del defecte triangular, però aquests passos són molt més grans que els passos convencionals de creixement de cristalls 4H.
(3) Defectes triangulars amb superfície llisa
Aquest tipus de defecte triangular té una morfologia superficial llisa, tal com es mostra a la figura 4.3. Per a aquests defectes triangulars, la capa de 3C-SiC està coberta pel flux de pas de 4H-SiC, i la forma de cristall 4H a la superfície creix més fina i suau.
Defectes de la fossa epitaxial
Les fosses epitaxials (Pits) són un dels defectes de morfologia superficial més comuns, i la seva morfologia superficial típica i el seu contorn estructural es mostren a la figura 4.4. La ubicació de les fosses de corrosió de la dislocació del fil (TD) observada després del gravat KOH a la part posterior del dispositiu té una clara correspondència amb la ubicació de les fosses epitaxials abans de la preparació del dispositiu, cosa que indica que la formació de defectes de la fossa epitaxial està relacionada amb les dislocacions del fil.
defectes de pastanaga
Els defectes de pastanaga són un defecte superficial comú a les capes epitaxials de 4H-SiC, i la seva morfologia típica es mostra a la figura 4.5. S'informa que el defecte de la pastanaga està format per la intersecció de falles d'apilament de Franconia i prismàtiques situades al pla basal connectades per dislocacions en forma de pas. També s'ha informat que la formació de defectes de pastanaga està relacionada amb la TSD al substrat. Tsuchida H. et al. va trobar que la densitat dels defectes de pastanaga a la capa epitaxial és proporcional a la densitat de TSD al substrat. I comparant les imatges de morfologia superficial abans i després del creixement epitaxial, es pot trobar que tots els defectes de pastanaga observats corresponen al TSD del substrat. Wu H. et al. va utilitzar la caracterització de la prova de dispersió Raman per trobar que els defectes de pastanaga no contenien la forma de cristall 3C, sinó només el politip 4H-SiC.
Efecte dels defectes triangulars sobre les característiques del dispositiu MOSFET
La figura 4.7 és un histograma de la distribució estadística de cinc característiques d'un dispositiu que conté defectes triangulars. La línia de punts blava és la línia divisòria per a la degradació de les característiques del dispositiu, i la línia de punts vermella és la línia divisòria per a la fallada del dispositiu. Per a la fallada del dispositiu, els defectes triangulars tenen un gran impacte i la taxa de fallada és superior al 93%. Això s'atribueix principalment a la influència dels defectes triangulars en les característiques de fuita inversa dels dispositius. Fins al 93% dels dispositius que contenen defectes triangulars han augmentat significativament les fuites inverses. A més, els defectes triangulars també tenen un greu impacte en les característiques de fuites de la porta, amb una taxa de degradació del 60%. Tal com es mostra a la taula 4.2, per a la degradació de la tensió llindar i la degradació característica del díode corporal, l'impacte dels defectes triangulars és petit i les proporcions de degradació són del 26% i del 33% respectivament. Pel que fa a provocar un augment de la resistència a l'encesa, l'impacte dels defectes triangulars és feble i la relació de degradació és d'uns 33%.
Efecte dels defectes de la fossa epitaxial sobre les característiques del dispositiu MOSFET
La figura 4.8 és un histograma de la distribució estadística de cinc característiques d'un dispositiu que conté defectes epitaxials. La línia de punts blava és la línia divisòria per a la degradació de les característiques del dispositiu, i la línia de punts vermella és la línia divisòria per a la fallada del dispositiu. Es pot veure a partir d'això que el nombre de dispositius que contenen defectes de fossa epitaxial a la mostra MOSFET de SiC és equivalent al nombre de dispositius que contenen defectes triangulars. L'impacte dels defectes de la fossa epitaxial en les característiques del dispositiu és diferent del dels defectes triangulars. Pel que fa a la fallada del dispositiu, la taxa de fallada dels dispositius que contenen defectes epitaxials és només del 47%. En comparació amb els defectes triangulars, l'impacte dels defectes de la fossa epitaxial sobre les característiques de fuita inversa i les característiques de filtració de la porta del dispositiu es debilita significativament, amb proporcions de degradació del 53% i el 38% respectivament, tal com es mostra a la taula 4.3. D'altra banda, l'impacte dels defectes de la fossa epitaxial sobre les característiques de la tensió llindar, les característiques de conducció del díode corporal i la resistència a l'activació és més gran que el dels defectes triangulars, amb una relació de degradació que arriba al 38%.
En general, dos defectes morfològics, és a dir, triangles i fosses epitaxials, tenen un impacte significatiu en la fallada i la degradació característica dels dispositius MOSFET SiC. L'existència de defectes triangulars és la més fatal, amb una taxa de fallada de fins al 93%, que es manifesta principalment com un augment significatiu de la fuita inversa del dispositiu. Els dispositius que contenien defectes de fossa epitaxial tenien una taxa de fallada més baixa del 47%. Tanmateix, els defectes de la fossa epitaxial tenen un impacte més gran en la tensió llindar del dispositiu, les característiques de conducció del díode corporal i la resistència a l'encesa que els defectes triangulars.
Hora de publicació: 16-abril-2024