Եռանկյունի թերություն
Եռանկյունի արատները SiC էպիտաքսիալ շերտերի առավել մահացու մորֆոլոգիական արատներն են: Գրականության մեծ թվով զեկույցներ ցույց են տվել, որ եռանկյունի թերությունների առաջացումը կապված է 3C բյուրեղային ձևի հետ: Այնուամենայնիվ, աճի տարբեր մեխանիզմների պատճառով էպիտաքսիալ շերտի մակերեսի բազմաթիվ եռանկյունաձեւ թերությունների մորֆոլոգիան միանգամայն տարբեր է: Այն կարելի է մոտավորապես բաժանել հետևյալ տեսակների.
(1) Կան եռանկյունի թերություններ, որոնց վերևում մեծ մասնիկներ կան
Եռանկյունի այս տեսակի արատը վերևում ունի մեծ գնդաձև մասնիկ, որը կարող է առաջանալ աճի ընթացքում ընկնող առարկաների պատճառով: Այս գագաթից ներքև կարելի է դիտել կոպիտ մակերեսով փոքր եռանկյունի տարածք: Դա պայմանավորված է նրանով, որ էպիտաքսիալ պրոցեսի ընթացքում եռանկյունաձև հատվածում հաջորդաբար ձևավորվում են երկու տարբեր 3C-SiC շերտեր, որոնցից առաջին շերտը միջուկավորված է միջերեսում և աճում է 4H-SiC քայլ հոսքի միջոցով: Քանի որ էպիտաքսիալ շերտի հաստությունը մեծանում է, 3C պոլիտիպի երկրորդ շերտը կորիզանում և աճում է ավելի փոքր եռանկյուն փոսերում, սակայն 4H աճի քայլը ամբողջությամբ չի ծածկում 3C պոլիտիպի տարածքը, ինչը 3C-SiC-ի V-աձև ակոսային տարածքը դարձնում է դեռ հստակ։ տեսանելի
(2) Վերևում կան փոքր մասնիկներ և կոպիտ մակերեսով եռանկյունի թերություններ
Այս տեսակի եռանկյուն թերության գագաթների մասնիկները շատ ավելի փոքր են, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4.2-ում: Իսկ եռանկյունի տարածքի մեծ մասը ծածկված է 4H-SiC-ի քայլային հոսքով, այսինքն՝ ամբողջ 3C-SiC շերտը ամբողջությամբ ներկառուցված է 4H-SiC շերտի տակ։ Եռանկյուն թերության մակերեսի վրա կարելի է տեսնել միայն 4H-SiC-ի աճի աստիճանները, սակայն այս քայլերը շատ ավելի մեծ են, քան 4H բյուրեղների աճի սովորական քայլերը:
(3) Եռանկյունի թերություններ հարթ մակերեսով
Այս տեսակի եռանկյուն թերությունն ունի հարթ մակերեսի մորֆոլոգիա, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4.3-ում: Նման եռանկյունաձև արատների դեպքում 3C-SiC շերտը ծածկված է 4H-SiC-ի աստիճանային հոսքով, և 4H բյուրեղային ձևը մակերեսի վրա աճում է ավելի նուրբ և հարթ:
Epitaxial փոսի թերությունները
Էպիտաքսիալ փոսերը (փոսերը) մակերևույթի մորֆոլոգիայի ամենատարածված արատներից են, և դրանց բնորոշ մակերեսի մորֆոլոգիան և կառուցվածքային ուրվագիծը ներկայացված են Նկար 4.4-ում: Սարքի հետևի մասում KOH փորագրումից հետո նկատված թելերի տեղահանման (TD) կոռոզիոն փոսերի գտնվելու վայրը հստակ համապատասխանում է էպիտաքսիալ փոսերի գտնվելու վայրին մինչև սարքի պատրաստումը, ինչը ցույց է տալիս, որ էպիտաքսիալ փոսի թերությունների առաջացումը կապված է թելերի տեղահանման հետ:
գազարի թերությունները
Գազարի արատները 4H-SiC էպիտաքսիալ շերտերի ընդհանուր մակերեսային արատ են, և դրանց բնորոշ մորֆոլոգիան ներկայացված է Նկար 4.5-ում: Հաղորդվում է, որ գազարի թերությունը ձևավորվել է ֆրանկոնյան և պրիզմատիկ կուտակման խզվածքների խաչմերուկից, որոնք տեղակայված են բազալ հարթության վրա, որոնք միացված են աստիճանանման տեղաշարժերով: Հաղորդվել է նաև, որ գազարի արատների առաջացումը կապված է սուբստրատի մեջ TSD-ի հետ: Tsuchida H. et al. պարզվել է, որ էպիտաքսիալ շերտում գազարի արատների խտությունը համաչափ է ենթաշերտի TSD-ի խտությանը: Եվ համեմատելով մակերևույթի մորֆոլոգիայի պատկերները էպիտաքսիալ աճից առաջ և հետո, կարելի է գտնել գազարի բոլոր նկատված թերությունները, որոնք համապատասխանում են ենթաշերտի TSD-ին: Wu H. et al. օգտագործեց Raman ցրման թեստի բնութագրումը պարզելու, որ գազարի թերությունները չեն պարունակում 3C բյուրեղային ձև, այլ միայն 4H-SiC պոլիտիպ:
Եռանկյունի թերությունների ազդեցությունը MOSFET սարքի բնութագրերի վրա
Նկար 4.7-ը եռանկյունաձեւ թերություններ պարունակող սարքի հինգ բնութագրերի վիճակագրական բաշխման հիստոգրամն է: Կապույտ կետավոր գիծը բաժանարար գիծ է սարքի բնութագրերի դեգրադացիայի համար, իսկ կարմիր կետավոր գիծը սարքի խափանման բաժանարար գիծն է: Սարքի խափանման դեպքում եռանկյունի թերությունները մեծ ազդեցություն ունեն, և ձախողման մակարդակը 93% -ից ավելի է: Սա հիմնականում վերագրվում է սարքերի հակադարձ արտահոսքի բնութագրիչների վրա եռանկյունաձև թերությունների ազդեցությանը: Եռանկյունի թերություններ պարունակող սարքերի մինչև 93%-ը զգալիորեն մեծացրել է հակադարձ արտահոսքը: Բացի այդ, եռանկյունի թերությունները նույնպես լուրջ ազդեցություն ունեն դարպասի արտահոսքի բնութագրերի վրա՝ 60% քայքայման գործակիցով: Ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 4.2-ում, շեմային լարման դեգրադացիայի և մարմնի դիոդի բնութագրական դեգրադացիայի դեպքում եռանկյունաձև արատների ազդեցությունը փոքր է, և քայքայման համամասնությունները համապատասխանաբար կազմում են 26% և 33%: Օն-դիմադրողականության բարձրացում առաջացնելու առումով եռանկյունի արատների ազդեցությունը թույլ է, իսկ քայքայման գործակիցը կազմում է մոտ 33%:
Էպիտաքսիալ փոսի թերությունների ազդեցությունը MOSFET սարքի բնութագրերի վրա
Նկար 4.8-ը էպիտաքսիալ փոսային թերություններ պարունակող սարքի հինգ բնութագրերի վիճակագրական բաշխման հիստոգրամն է: Կապույտ կետավոր գիծը բաժանարար գիծ է սարքի բնութագրերի դեգրադացիայի համար, իսկ կարմիր կետավոր գիծը սարքի խափանման բաժանարար գիծն է: Այստեղից երևում է, որ SiC MOSFET նմուշում էպիտաքսիալ փոսային թերություններ պարունակող սարքերի թիվը համարժեք է եռանկյունաձև արատներ պարունակող սարքերի թվին։ Էպիտաքսիալ փոսի թերությունների ազդեցությունը սարքի բնութագրերի վրա տարբերվում է եռանկյունի թերություններից: Սարքի խափանման առումով, էպիտաքսիալ փոսային թերություններ պարունակող սարքերի խափանումների մակարդակը կազմում է ընդամենը 47%: Եռանկյունի թերությունների համեմատությամբ, էպիտաքսիալ փոսային թերությունների ազդեցությունը սարքի հակադարձ արտահոսքի բնութագրերի և դարպասի արտահոսքի բնութագրերի վրա զգալիորեն թուլացել է, դեգրադացման գործակիցներով համապատասխանաբար 53% և 38%, ինչպես ցույց է տրված Աղյուսակ 4.3-ում: Մյուս կողմից, էպիտաքսիալ փոսի թերությունների ազդեցությունը շեմային լարման բնութագրիչների, մարմնի դիոդի հաղորդման բնութագրերի և դիմադրության վրա ավելի մեծ է, քան եռանկյունի թերությունները, դեգրադացման գործակիցը հասնում է 38%-ի:
Ընդհանուր առմամբ, երկու մորֆոլոգիական թերություն՝ եռանկյունները և էպիտաքսիալ փոսերը, էական ազդեցություն ունեն SiC MOSFET սարքերի խափանման և բնորոշ դեգրադացիայի վրա: Եռանկյունի թերությունների առկայությունը ամենաճակատագրականն է, որի ձախողման մակարդակը հասնում է 93%-ի, հիմնականում դրսևորվում է որպես սարքի հակադարձ արտահոսքի զգալի աճ: Էպիտաքսիալ փոսի արատներ պարունակող սարքերն ունեցել են ավելի ցածր խափանումների մակարդակ՝ 47%: Այնուամենայնիվ, էպիտաքսիալ փոսի թերությունները ավելի մեծ ազդեցություն ունեն սարքի շեմային լարման, մարմնի դիոդի հաղորդման բնութագրերի և դիմադրության վրա, քան եռանկյունի թերությունները:
Հրապարակման ժամանակը՝ ապրիլի 16-2024