Effetti di sustrato SiC è materiali epitassiali nantu à e caratteristiche di u dispositivu MOSFET

Défaut triangulaire

I difetti triangulari sò i difetti morfologichi più fatali in i strati epitassiali SiC. Un gran numaru di rapporti di letteratura anu dimustratu chì a furmazione di difetti triangulari hè ligata à a forma di cristalli 3C. In ogni casu, per via di diversi miccanismi di crescita, a morfologia di parechji difetti triangulari nantu à a superficia di a capa epitaxial hè assai diversa. Pò esse divisu à pocu pressu in i seguenti tipi:

(1) Ci sò difetti triangulari cù particeddi grossi in cima

Stu tipu di difettu triangulare hà una grande particella sferica à a cima, chì pò esse causata da l'uggetti cadenti durante u prucessu di crescita. Una piccula zona triangulare cù una superficia rugosa pò esse osservata da stu vertice. Questu hè duvuta à u fattu chì durante u prucessu epitaxial, dui strati 3C-SiC diffirenti sò furmati successivamente in l'area triangulare, di quale a prima capa hè nucleata à l'interfaccia è cresce attraversu u flussu di u passu 4H-SiC. Quandu u gruixu di u stratu epitaxial aumenta, a seconda capa di politipu 3C nucleate è cresce in pits triangulari più chjuchi, ma u passu di crescita 4H ùn copre micca cumplettamente l'area di politipu 3C, facendu chì l'area di groove in forma di V di 3C-SiC hè sempre chjaramente. visibile

(2) Ci sò picculi particelle in cima è difetti triangulari cù superficia rugosa

I particeddi à i vertici di stu tipu di difettu triangulari sò assai più chjuchi, cum'è mostra in Figura 4.2. È a maiò parte di l'area triangulare hè cuperta da u flussu di u passu di 4H-SiC, vale à dì, tutta a capa 3C-SiC hè cumpletamente incrustata sottu a capa 4H-SiC. Solu i passi di crescita di 4H-SiC ponu esse vistu nantu à a superficia di difettu triangulari, ma questi passi sò assai più grande di i passi di crescita di cristalli 4H convenzionali.

(3) Difetti triangulari cù superficia liscia

Stu tipu di difettu triangulare hà una morfologia di superficia liscia, cum'è mostra in Figura 4.3. Per tali difetti triangulari, a capa 3C-SiC hè cuperta da u flussu di u passu di 4H-SiC, è a forma di cristalli 4H nantu à a superficia cresce più fine è più liscia.

Difetti di fossa epitassiale

Epitaxial pits (Pits) sò unu di i difetti di a morfologia di a superficia più cumuni, è a so morfologia di a superficia tipica è a struttura strutturale sò mostrati in Figura 4.4. U locu di i foschi di corrosione di dislocazione di filettatura (TD) osservati dopu à l'incisione KOH in u spinu di u dispusitivu hà una currispundenza chjara cù u locu di e fossa epitaxial prima di a preparazione di u dispusitivu, chì indica chì a furmazione di difetti di fossa epitaxial hè in relazione cù dislocazioni di filettatura.

difetti di carota

I difetti di a carota sò un difettu di a superficia cumuni in i strati epitaxiali 4H-SiC, è a so morfologia tipica hè mostrata in Figura 4.5. U difettu di carota hè infurmatu per esse furmatu da l'intersezzione di i difetti di stacking di Franconian è prismatici situati nantu à u pianu basali cunnessi da dislocations step-like. Hè statu ancu infurmatu chì a furmazione di difetti di carotta hè ligata à TSD in u sustrato. Tsuchida H. et al. truvò chì a densità di difetti di carota in u stratu epitaxial hè proporzionale à a densità di TSD in u sustrato. È paragunendu l'imaghjini di a morfologia di a superficia prima è dopu a crescita epitaxial, tutti i difetti di carotte osservati ponu esse truvati per currisponde à u TSD in u sustrato. Wu H. et al. usatu Raman scattering test characterization à truvà chì i difetti di carota ùn cuntene a forma di cristalli 3C, ma solu u polytype 4H-SiC.

Effettu di difetti triangulari nantu à e caratteristiche di u dispositivu MOSFET

A figura 4.7 hè un histogramma di a distribuzione statistica di cinque caratteristiche di un dispositivu chì cuntene difetti triangulari. A linea di punti blu hè a linea di divisione per a degradazione di e caratteristiche di u dispositivu, è a linea di punti rossi hè a linea di divisione per u fallimentu di u dispusitivu. Per fallimentu di u dispusitivu, i difetti triangulari anu un grande impattu, è a rata di fallimentu hè più grande di 93%. Questu hè principalmente attribuitu à l'influenza di i difetti triangulari nantu à e caratteristiche di fuga inversa di i dispositi. Finu à u 93% di i dispositi chì cuntenenu difetti triangulari anu aumentatu significativamente a fuga inversa. Inoltre, i difetti triangulari anu ancu un impattu seriu nantu à e caratteristiche di fuga di a porta, cù una rata di degradazione di 60%. Comu mostra in a Tabella 4.2, per a degradazione di a tensione di soglia è a degradazione di e caratteristiche di u diodu di u corpu, l'impattu di i difetti triangulari hè chjucu, è e proporzioni di degradazione sò 26% è 33% rispettivamente. In quantu à pruvucà un aumentu di a resistenza, l'impattu di i difetti triangulari hè debule, è u rapportu di degradazione hè di circa 33%.

Effettu di difetti di fossa epitaxiale nantu à e caratteristiche di u dispositivu MOSFET

A Figura 4.8 hè un histogramma di a distribuzione statistica di cinque caratteristiche di un dispositivu chì cuntene difetti di fossa epitaxial. A linea di punti blu hè a linea di divisione per a degradazione di e caratteristiche di u dispositivu, è a linea di punti rossi hè a linea di divisione per u fallimentu di u dispusitivu. Pò esse vistu da questu chì u numeru di dispusitivi chì cuntenenu difetti di fossa epitaxiale in u sample SiC MOSFET hè equivalente à u numeru di dispusitivi chì cuntenenu difetti triangulari. L'impattu di i difetti di a fossa epitaxiale nantu à e caratteristiche di u dispusitivu hè diversu da quellu di i difetti triangulari. In termini di fallimentu di u dispositivu, a rata di fallimentu di i dispositi chì cuntenenu difetti di fossa epitaxiale hè solu 47%. In cunfrontu cù i difetti triangulari, l'impattu di i difetti di a fossa epitaxiale nantu à e caratteristiche di fuga inversa è e caratteristiche di fuga di a porta di u dispusitivu hè significativamente debilitatu, cù rapporti di degradazione di 53% è 38% rispettivamente, cum'è mostra in a Tabella 4.3. Per d 'altra banda, l'impattu di i difetti di fossa epitaxiale nantu à e caratteristiche di tensione di soglia, e caratteristiche di cunduzzione di diodi di u corpu è a resistenza à a resistenza hè più grande di quelli di difetti triangulari, cù u rapportu di degradazione chì righjunghji u 38%.

In generale, dui difetti morfologichi, à dì i trianguli è i pits epitassiali, anu un impattu significativu nantu à u fallimentu è a degradazione caratteristica di i dispositi MOSFET SiC. L'esistenza di difetti triangulari hè u più fatale, cù una rata di fallimentu cum'è 93%, principalmente manifestata cum'è un incrementu significativu in a fuga inversa di u dispusitivu. I dispusitivi chì cuntenenu difetti di fossa epitaxiale anu avutu una rata di fallimentu più bassa di 47%. Tuttavia, i difetti di fossa epitassiale anu un impattu più grande nantu à a tensione di soglia di u dispusitivu, e caratteristiche di cunduzzione di diodi di u corpu è a resistenza à i difetti triangulari.