Háromszög alakú hiba
A háromszög alakú hibák a legvégzetesebb morfológiai hibák a SiC epitaxiális rétegekben. Számos irodalmi közlemény kimutatta, hogy a háromszög alakú hibák kialakulása összefügg a 3C kristályformával. Az eltérő növekedési mechanizmusok miatt azonban az epitaxiális réteg felszínén számos háromszög alakú defektus morfológiája meglehetősen eltérő. Nagyjából a következő típusokra osztható:
(1) Háromszög alakú hibák vannak, amelyek tetején nagy részecskék találhatók
Az ilyen típusú háromszöghibák tetején egy nagy gömb alakú részecske található, amelyet a növekedési folyamat során leeső tárgyak okozhatnak. Ebből a csúcsból lefelé egy kis háromszög alakú, érdes felületű terület figyelhető meg. Ez annak köszönhető, hogy az epitaxiális folyamat során a háromszög alakú területen egymás után két különböző 3C-SiC réteg képződik, amelyek közül az első réteg a határfelületen magosodik, és a 4H-SiC lépésfolyamon keresztül nő. Az epitaxiális réteg vastagságának növekedésével a 3C politípus második rétege magot képez, és kisebb háromszög alakú gödrökben nő, de a 4H növekedési lépés nem fedi le teljesen a 3C politípus területét, így a 3C-SiC V-alakú barázdaterülete továbbra is egyértelműen látható. látható
(2) A tetején apró részecskék és érdes felületű háromszög alakú hibák vannak
Az ilyen típusú háromszöghibák csúcsaiban lévő részecskék sokkal kisebbek, amint azt a 4.2. ábra mutatja. A háromszög alakú terület nagy részét pedig a 4H-SiC lépcsőzetes áramlása borítja, vagyis a teljes 3C-SiC réteg teljesen be van ágyazva a 4H-SiC réteg alá. A háromszög alakú hibafelületen csak a 4H-SiC növekedési lépései láthatók, de ezek a lépések jóval nagyobbak, mint a hagyományos 4H kristálynövekedési lépések.
(3) Háromszög alakú hibák, sima felülettel
Az ilyen típusú háromszöghibáknak sima felületi morfológiája van, amint azt a 4.3. ábra mutatja. Az ilyen háromszög alakú hibáknál a 3C-SiC réteget a 4H-SiC lépcsőzetes áramlása fedi, és a felületen lévő 4H kristályforma finomabbá és simábbá válik.
Epitaxiális gödörhibák
Az epitaxiális gödrök (Pits) az egyik leggyakoribb felületi morfológiai hiba, tipikus felületi morfológiájuk és szerkezeti körvonaluk a 4.4. ábrán látható. A készülék hátoldalán a KOH maratást követően megfigyelt menetkivágási (TD) korróziós gödrök elhelyezkedése egyértelműen megfelel az epitaxiális gödrök elhelyezkedésének az eszköz előkészítése előtt, ami arra utal, hogy az epitaxiális gödörhibák kialakulása összefügg a menetezési diszlokációkkal.
sárgarépa hibák
A sárgarépa defektusok gyakori felületi hibák a 4H-SiC epitaxiális rétegekben, tipikus morfológiájukat a 4.5. ábra mutatja. A sárgarépa-defektus a jelentések szerint a frank és prizmás rakáshibák metszéspontjából alakult ki, amelyek a lépcsős diszlokációkkal összekapcsolt alapsíkon helyezkednek el. Arról is beszámoltak, hogy a sárgarépa-hibák kialakulása a szubsztrátban lévő TSD-vel kapcsolatos. Tsuchida H. et al. megállapították, hogy az epitaxiális rétegben lévő sárgarépa-hibák sűrűsége arányos a szubsztrátban lévő TSD sűrűségével. És az epitaxiális növekedés előtti és utáni felületi morfológiai képek összehasonlításával megállapítható, hogy az összes megfigyelt sárgarépa hiba megfelel a szubsztrát TSD-jének. Wu H. et al. Raman szórási teszt jellemzését használta annak megállapítására, hogy a sárgarépa hibák nem tartalmazták a 3C kristályformát, hanem csak a 4H-SiC politípust.
A háromszöghibák hatása a MOSFET készülék jellemzőire
A 4.7. ábra egy háromszöghibákat tartalmazó eszköz öt jellemzőjének statisztikai eloszlásának hisztogramja. A kék szaggatott vonal az eszköz jellemzőinek romlását, a piros szaggatott vonal pedig az eszköz meghibásodását jelöli. Az eszköz meghibásodása esetén a háromszög alakú hibák nagy hatással vannak, és a meghibásodási arány meghaladja a 93%-ot. Ez elsősorban a háromszög alakú hibáknak az eszközök fordított szivárgási jellemzőire gyakorolt hatásának tulajdonítható. A háromszög alakú hibákat tartalmazó eszközök 93%-a jelentősen megnövelte a fordított szivárgást. Ezen túlmenően a háromszög alakú hibák a kapu szivárgási jellemzőit is komolyan befolyásolják, 60%-os lebomlási rátával. Amint a 4.2. táblázat mutatja, a küszöbfeszültség-romlás és a testdióda-karakterisztika romlása esetén a háromszöghibák hatása csekély, és a romlási arányok rendre 26%, illetve 33%. Az ellenállás növekedését tekintve a háromszöghibák hatása gyenge, a degradáció aránya körülbelül 33%.
Az epitaxiális gödörhibák hatása a MOSFET készülék jellemzőire
A 4.8. ábra egy epitaxiális gödörhibákat tartalmazó eszköz öt jellemzőjének statisztikai eloszlásának hisztogramja. A kék szaggatott vonal az eszköz jellemzőinek romlását, a piros szaggatott vonal pedig az eszköz meghibásodását jelöli. Ebből látható, hogy a SiC MOSFET mintában az epitaxiális gödörhibákat tartalmazó eszközök száma megegyezik a háromszöghibát tartalmazó eszközök számával. Az epitaxiális gödörhibák hatása a készülék jellemzőire eltér a háromszög alakú hibákétól. A készülék meghibásodását tekintve az epitaxiális gödörhibákat tartalmazó készülékek meghibásodási aránya mindössze 47%. A háromszög alakú hibákhoz képest az epitaxiális gödörhibák hatása a készülék fordított szivárgási jellemzőire és a kapu szivárgási jellemzőire jelentősen gyengül, 53%-os, illetve 38%-os leromlási arányokkal, amint az a 4.3. táblázatban látható. Másrészt az epitaxiális lyukhibák hatása a küszöbfeszültség jellemzőire, a testdióda vezetési jellemzőire és a bekapcsolási ellenállásra nagyobb, mint a háromszöghibáké, a degradációs arány eléri a 38%-ot.
Általánosságban elmondható, hogy két morfológiai hiba, nevezetesen a háromszögek és az epitaxiális gödrök jelentős hatással vannak a SiC MOSFET eszközök meghibásodására és jellemző leromlására. A háromszög alakú hibák megléte a legvégzetesebb, a meghibásodási arány eléri a 93%-ot, amely főként a készülék fordított szivárgásának jelentős növekedésében nyilvánul meg. Az epitaxiális gödörhibákat tartalmazó készülékek meghibásodási aránya alacsonyabb, 47%. Az epitaxiális lyukhibák azonban nagyobb hatással vannak az eszköz küszöbfeszültségére, a testdióda vezetési jellemzőire és a bekapcsolási ellenállásra, mint a háromszög alakú hibák.
Feladás időpontja: 2024.04.16