Þríhyrningslaga galli
Þríhyrningsgalla eru banvænustu formfræðilegu gallarnir í SiC epitaxial lögum. Mikill fjöldi bókmenntaskýrslna hefur sýnt að myndun þríhyrningsgalla tengist 3C kristalforminu. Hins vegar, vegna mismunandi vaxtarmáta, er formgerð margra þríhyrningsgalla á yfirborði epitaxiallagsins nokkuð mismunandi. Það má gróflega skipta í eftirfarandi gerðir:
(1) Það eru þríhyrningslaga gallar með stórum ögnum efst
Þessi tegund þríhyrningsgalla er með stóra kúlulaga ögn efst, sem getur stafað af fallandi hlutum í vaxtarferlinu. Lítið þríhyrningslaga svæði með grófu yfirborði má sjá niður frá þessum hornpunkti. Þetta stafar af því að meðan á epitaxial ferlinu stendur myndast tvö mismunandi 3C-SiC lög í röð á þríhyrningssvæðinu, þar af er fyrsta lagið kjarnakennt við viðmótið og vex í gegnum 4H-SiC þrepaflæðið. Eftir því sem þykkt epitaxial lagsins eykst, myndar annað lag 3C fjölgerða kjarna og vex í smærri þríhyrningslaga gryfjum, en 4H vaxtarþrepið nær ekki alveg yfir 3C fjölgerðasvæðið, sem gerir V-laga grópsvæði 3C-SiC enn greinilega sýnilegt
(2) Það eru litlar agnir efst og þríhyrningslaga galla með gróft yfirborð
Agnirnar við hornpunkta þessarar tegundar þríhyrningsgalla eru mun minni eins og sýnt er á mynd 4.2. Og mest af þríhyrningssvæðinu er þakið skrefflæði 4H-SiC, það er, allt 3C-SiC lagið er alveg innbyggt undir 4H-SiC lagið. Aðeins má sjá vaxtarþrep 4H-SiC á yfirborði þríhyrningslaga galla, en þessi skref eru mun stærri en hefðbundin 4H kristalvaxtarþrep.
(3) Þríhyrningslaga galla með slétt yfirborð
Þessi tegund þríhyrningsgalla hefur slétt yfirborðsform, eins og sýnt er á mynd 4.3. Fyrir slíka þríhyrningslaga galla er 3C-SiC lagið þakið skrefflæði 4H-SiC og 4H kristalformið á yfirborðinu verður fínna og sléttara.
Epitaxial hola gallar
Epitaxial pits (Pits) eru einn algengasti yfirborðsformfræðilegi gallinn og dæmigerð yfirborðsform og útlínur þeirra eru sýndar á mynd 4.4. Staðsetning tæringarholanna með þræðingu (TD) sem sést eftir KOH ætingu á bakhlið tækisins hefur skýra samsvörun við staðsetningu þræðingarholanna áður en tækið er undirbúið, sem gefur til kynna að myndun þræðingargalla tengist þræðingum.
gulrótargalla
Gulrótargallar eru algengur yfirborðsgalli í 4H-SiC epitaxial lögum og dæmigerð formgerð þeirra er sýnd á mynd 4.5. Sagt er að gulrótargallinn sé myndaður af skurðpunktum frankískra og prismatískra staflamisgengis sem staðsettir eru á grunnplaninu sem er tengt með þrepalíkum liðfærslum. Einnig hefur verið greint frá því að myndun gulrótargalla tengist TSD í undirlaginu. Tsuchida H. o.fl. komist að því að þéttleiki gulrótargalla í epitaxial laginu er í réttu hlutfalli við þéttleika TSD í undirlaginu. Og með því að bera saman yfirborðsmyndafræðimyndirnar fyrir og eftir epitaxial vöxt er hægt að finna alla gulrótargalla sem hafa komið fram samsvara TSD í undirlaginu. Wu H. o.fl. notaði Raman-dreifingarprófunareinkenni til að komast að því að gulrótargallarnir innihéldu ekki 3C kristalformið, heldur aðeins 4H-SiC fjölgerðina.
Áhrif þríhyrningsgalla á eiginleika MOSFET tækja
Mynd 4.7 er súlurit yfir tölfræðilega dreifingu fimm eiginleika tækis sem inniheldur þríhyrningslaga galla. Bláa punktalínan er deililínan fyrir niðurbrot á einkennum tækis og rauða punktalínan er deililínan fyrir bilun í tækinu. Fyrir bilun í tæki hafa þríhyrningsgalla mikil áhrif og bilanatíðni er meiri en 93%. Þetta er aðallega rakið til áhrifa þríhyrningsgalla á öfuga lekaeiginleika tækja. Allt að 93% tækja sem innihalda þríhyrningslaga galla hafa aukið verulega afturábak leka. Að auki hafa þríhyrningsgallarnir einnig alvarleg áhrif á leka eiginleika hliðsins, með niðurbrotshlutfalli upp á 60%. Eins og sýnt er í töflu 4.2, fyrir niðurbrot þröskuldsspennu og niðurbrot á eiginleikum líkamsdíóða, eru áhrif þríhyrningsgalla lítil og niðurbrotshlutföllin eru 26% og 33% í sömu röð. Að því er varðar aukningu á viðnám er áhrif þríhyrningsgalla lítil og niðurbrotshlutfallið er um 33%.
Áhrif galla í þekjuhola á eiginleika MOSFET tækja
Mynd 4.8 er súlurit yfir tölfræðilega dreifingu fimm eiginleika búnaðar sem inniheldur galla í þekjuhola. Bláa punktalínan er deililínan fyrir niðurbrot á einkennum tækis og rauða punktalínan er deililínan fyrir bilun í tækinu. Af þessu má sjá að fjöldi tækja sem innihalda epitaxial pit galla í SiC MOSFET sýninu jafngildir fjölda tækja sem innihalda þríhyrningslaga galla. Áhrif galla í þekjuhola á eiginleika tækisins eru önnur en þríhyrningsgalla. Hvað varðar bilun í tækjum er bilunartíðni tækja sem innihalda galla í þekjuhola aðeins 47%. Í samanburði við þríhyrningslaga galla eru áhrif galla í þekjuhola á öfuga lekaeiginleika og hliðarlekaeiginleika tækisins verulega veikt, með niðurbrotshlutföllum 53% og 38% í sömu röð, eins og sýnt er í töflu 4.3. Á hinn bóginn eru áhrif galla í hólfinu á þröskuldsspennueiginleika, leiðnieiginleika líkamsdíóða og á-viðnám meiri en þríhyrningsgalla, þar sem niðurbrotshlutfallið nær 38%.
Almennt séð hafa tveir formfræðilegir gallar, þ.e. þríhyrningar og æðaholur, veruleg áhrif á bilun og einkennandi niðurbrot SiC MOSFET tækja. Tilvist þríhyrningsgalla er banvænust, með bilanatíðni allt að 93%, sem kemur aðallega fram sem veruleg aukning á öfugum leka tækisins. Tæki sem innihéldu galla í þekjuhola voru með lægri bilanatíðni eða 47%. Hins vegar hafa gallar í þekjuhola meiri áhrif á þröskuldsspennu tækisins, leiðnieiginleika líkamsdíóða og á-viðnám en þríhyrningslaga galla.
Birtingartími: 16. apríl 2024