Kolmnurkne defekt
Kolmnurksed defektid on ränikarbiidi epitaksiaalsete kihtide kõige surmavamad morfoloogilised defektid. Suur hulk kirjanduse aruandeid on näidanud, et kolmnurksete defektide teke on seotud 3C kristallivormiga. Erinevate kasvumehhanismide tõttu on aga paljude kolmnurksete defektide morfoloogia epitaksiaalse kihi pinnal üsna erinev. Selle võib laias laastus jagada järgmisteks tüüpideks:
(1) Esineb kolmnurkseid defekte, mille ülaosas on suured osakesed
Seda tüüpi kolmnurkse defekti ülaosas on suur sfääriline osake, mille põhjuseks võivad olla kasvuprotsessi käigus langevad esemed. Sellest tipust allapoole võib vaadelda väikest kareda pinnaga kolmnurkset ala. See on tingitud asjaolust, et epitaksiaalse protsessi käigus moodustub kolmnurkses piirkonnas järjestikku kaks erinevat 3C-SiC kihti, millest esimene kiht on liidesel tuumastatud ja kasvab läbi 4H-SiC astmelise voolu. Epitaksiaalse kihi paksuse kasvades 3C polütüübi teine kiht tuumastub ja kasvab väiksemates kolmnurksetes süvendites, kuid 4H kasvuetapp ei kata täielikult 3C polütüübi ala, mistõttu 3C-SiC V-kujuline sooneala on endiselt selgelt nähtav. nähtav
(2) Üleval on väikesed osakesed ja krobelise pinnaga kolmnurksed defektid
Seda tüüpi kolmnurkdefektide tippude osakesed on palju väiksemad, nagu on näidatud joonisel 4.2. Ja suurem osa kolmnurksest alast on kaetud 4H-SiC astmelise vooluga, see tähendab, et kogu 3C-SiC kiht on täielikult 4H-SiC kihi all. Kolmnurkse defekti pinnal on näha ainult 4H-SiC kasvuetappe, kuid need sammud on palju suuremad kui tavalised 4H kristallide kasvuetapid.
(3) Kolmnurksed defektid sileda pinnaga
Seda tüüpi kolmnurksed defektid on sileda pinnamorfoloogiaga, nagu on näidatud joonisel 4.3. Selliste kolmnurksete defektide korral kaetakse 3C-SiC kiht 4H-SiC astmelise vooluga ning pinnal olev 4H kristallivorm muutub peenemaks ja siledamaks.
Epitaksiaalkaevu defektid
Epitaksiaalsed süvendid (Pits) on üks levinumaid pinnamorfoloogia defekte ning nende tüüpiline pinnamorfoloogia ja struktuursed piirjooned on näidatud joonisel 4.4. Keerme dislokatsiooni (TD) korrosioonisüvendite asukoht, mida täheldati pärast KOH-söövitamist seadme tagaküljel, on selgelt vastavuses epitaksiaalsüvendite asukohaga enne seadme ettevalmistamist, mis näitab, et epitaksiaalsüvendi defektide teke on seotud keermestamise dislokatsioonidega.
porgandi defektid
Porgandi defektid on 4H-SiC epitaksiaalsete kihtide tavaline pinnadefekt ja nende tüüpiline morfoloogia on näidatud joonisel 4.5. Väidetavalt tekkis porgandi defekt basaaltasandil paiknevate frankoonia ja prismakujuliste virnastamisvigade ristumiskohas, mis on ühendatud astmeliste nihestustega. Samuti on teatatud, et porgandi defektide teke on seotud substraadi TSD-ga. Tsuchida H. et al. leidis, et porgandi defektide tihedus epitaksiaalses kihis on võrdeline TSD tihedusega substraadis. Võrreldes pinnamorfoloogia pilte enne ja pärast epitaksiaalset kasvu, võib leida, et kõik täheldatud porgandi defektid vastavad substraadi TSD-le. Wu H. et al. kasutas Ramani hajumise testi iseloomustust, et leida, et porgandi defektid ei sisaldanud 3C kristallivormi, vaid ainult 4H-SiC polütüüpi.
Kolmnurksete defektide mõju MOSFET-seadme omadustele
Joonis 4.7 on kolmnurkdefekte sisaldava seadme viie tunnuse statistilise jaotuse histogramm. Sinine punktiirjoon on seadme omaduste halvenemise eraldusjoon ja punane punktiirjoon on seadme rikke eraldusjoon. Seadme rikke korral on kolmnurksetel defektidel suur mõju ja rikete määr on suurem kui 93%. Selle põhjuseks on peamiselt kolmnurksete defektide mõju seadmete pöördlekkeomadustele. Kuni 93% kolmnurkseid defekte sisaldavatest seadmetest on märkimisväärselt suurendanud vastupidist leket. Lisaks mõjutavad kolmnurksed defektid tõsiselt ka värava lekkeomadusi, mille lagunemismäär on 60%. Nagu on näidatud tabelis 4.2, on kolmnurksete defektide mõju lävipinge halvenemise ja kehadioodi karakteristiku halvenemise korral väike ja lagunemise proportsioonid on vastavalt 26% ja 33%. Sisseresistentsuse suurenemise osas on kolmnurksete defektide mõju nõrk ja lagunemissuhe on umbes 33%.
Epitaksiaalsete aukude defektide mõju MOSFET-seadme omadustele
Joonis 4.8 on epitaksiaalkaevu defekte sisaldava seadme viie tunnuse statistilise jaotuse histogramm. Sinine punktiirjoon on seadme omaduste halvenemise eraldusjoon ja punane punktiirjoon on seadme rikke eraldusjoon. Sellest on näha, et SiC MOSFETi proovis on epitaksiaalkaevu defekte sisaldavate seadmete arv võrdne kolmnurkseid defekte sisaldavate seadmete arvuga. Epitaksiaalsete aukude defektide mõju seadme omadustele erineb kolmnurksete defektide omast. Seadme rikke osas on epitaksiaalkaevu defekte sisaldavate seadmete rikete määr vaid 47%. Võrreldes kolmnurksete defektidega, on epitaksiaalsete süvendite defektide mõju seadme vastupidistele lekkeomadustele ja värava lekkeomadustele oluliselt nõrgenenud, lagunemissuhted on vastavalt 53% ja 38%, nagu on näidatud tabelis 4.3. Teisest küljest on epitaksiaalsete süvendite defektide mõju lävipinge karakteristikutele, kehadioodi juhtivusomadustele ja sisselülitustakistusele suurem kui kolmnurksete defektide oma, kusjuures lagunemissuhe ulatub 38% -ni.
Üldiselt mõjutavad SiC MOSFET-seadmete riket ja iseloomulikku lagunemist kaks morfoloogilist defekti, nimelt kolmnurgad ja epitaksiaalsed süvendid. Kõige surmavam on kolmnurksete defektide olemasolu, mille rikete määr ulatub 93% -ni, mis väljendub peamiselt seadme pöördlekke olulise suurenemisena. Seadmetel, mis sisaldasid epitaksiaalkaevu defekte, oli madalam rikete määr 47%. Kuid epitaksiaalsed auku defektid mõjutavad seadme lävipinget, korpuse dioodi juhtivusomadusi ja sisselülitamistakistust rohkem kui kolmnurksed defektid.
Postitusaeg: 16. aprill 2024