Үшбұрышты ақау
Үшбұрышты ақаулар SiC эпитаксиалды қабаттарындағы ең өлімге әкелетін морфологиялық ақаулар болып табылады. Көптеген әдебиеттер есептерінде үшбұрышты ақаулардың пайда болуы 3С кристалдық формасымен байланысты екенін көрсетті. Бірақ өсу механизмдері әртүрлі болғандықтан, эпитаксиалды қабат бетіндегі көптеген үшбұрышты ақаулардың морфологиясы мүлдем басқаша. Оны шамамен келесі түрлерге бөлуге болады:
(1) Жоғарғы жағында үлкен бөлшектері бар үшбұрышты ақаулар бар
Үшбұрышты ақаудың бұл түрі үстіңгі жағында үлкен сфералық бөлшекке ие, ол өсу процесінде заттардың құлауынан туындауы мүмкін. Бұл шыңнан төмен қарай кедір-бұдыр беті бар шағын үшбұрышты аймақты байқауға болады. Бұл эпитаксиалды процесс кезінде үшбұрышты аймақта екі түрлі 3C-SiC қабатының бірізді түзілуіне байланысты, оның бірінші қабаты интерфейсте ядроланып, 4H-SiC сатылы ағыны арқылы өседі. Эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы ұлғайған сайын 3С политипінің екінші қабаты ядроланып, кішірек үшбұрышты шұңқырларда өседі, бірақ 4Н өсу қадамы 3С политипінің аймағын толығымен қамтымайды, бұл 3C-SiC V-тәрізді ойық аймағын әлі де анық етеді. көрінетін
(2) Үстіңгі жағында ұсақ бөлшектер және кедір беті бар үшбұрышты ақаулар бар
Үшбұрышты ақаудың бұл түрінің шыңдарындағы бөлшектер 4.2-суретте көрсетілгендей әлдеқайда аз. Ал үшбұрышты аймақтың көп бөлігі 4H-SiC қадамдық ағынымен жабылған, яғни 3C-SiC қабатының барлығы 4H-SiC қабатының астына толығымен енген. Үшбұрышты ақау бетінде тек 4H-SiC өсу қадамдарын көруге болады, бірақ бұл қадамдар әдеттегі 4H кристалды өсу қадамдарынан әлдеқайда үлкен.
(3) Тегіс беті бар үшбұрышты ақаулар
Үшбұрышты ақаудың бұл түрі 4.3-суретте көрсетілгендей тегіс беттік морфологияға ие. Мұндай үшбұрышты ақаулар үшін 3C-SiC қабаты 4H-SiC қадамдық ағынымен жабылады, ал бетіндегі 4H кристалды пішіні жұқа және тегіс болады.
Эпитаксиальды шұңқыр ақаулары
Эпитаксиалды шұңқырлар (шұңқырлар) беттік морфологиялық ақаулардың бірі болып табылады және олардың типтік беткі морфологиясы мен құрылымдық сұлбасы 4.4-суретте көрсетілген. Құрылғының артқы жағындағы KOH оюдан кейін байқалатын бұрандалы дислокация (ТД) коррозия шұңқырларының орналасуы құрылғыны дайындауға дейінгі эпитаксиалды шұңқырлардың орналасуымен нақты сәйкес келеді, бұл эпитаксиалды шұңқыр ақауларының пайда болуы бұрандалы дислокацияларға байланысты екенін көрсетеді.
сәбіз ақаулары
Сәбіз ақаулары 4H-SiC эпитаксиальды қабаттардағы кең таралған беттік ақау болып табылады және олардың типтік морфологиясы 4.5-суретте көрсетілген. Сәбіз ақауы саты тәрізді дислокациялармен байланыстырылған базальды жазықтықта орналасқан франкондық және призмалық қабаттасудың қиылысуынан пайда болады деп хабарлайды. Сондай-ақ, сәбіз ақауларының пайда болуы субстраттағы TSD-ге қатысты екендігі хабарланды. Цучида Х. және т.б. эпитаксиалды қабаттағы сәбіз ақауларының тығыздығы субстраттағы ТТД тығыздығына пропорционалды екенін анықтады. Ал эпитаксиалды өсуге дейінгі және кейінгі беткі морфологиялық суреттерді салыстыру арқылы барлық байқалған сәбіз ақауларының субстраттағы TSD сәйкес келетінін табуға болады. Ву Х. және т.б. сәбіз ақауларының құрамында 3С кристалдық формасы жоқ, тек 4H-SiC политипі бар екенін анықтау үшін Раманның шашырау сынағының сипаттамасын қолданды.
Үшбұрышты ақаулардың MOSFET құрылғысының сипаттамаларына әсері
4.7-суретте үшбұрышты ақаулары бар құрылғының бес сипаттамасының статистикалық таралу гистограммасы берілген. Көк нүктелі сызық құрылғы сипаттамасының нашарлауына арналған бөлу сызығы, ал қызыл нүктелі сызық құрылғы ақаулығының бөлетін сызығы болып табылады. Құрылғының істен шығуы үшін үшбұрышты ақаулар үлкен әсер етеді және ақаулық деңгейі 93% -дан жоғары. Бұл негізінен құрылғылардың кері ағып кету сипаттамаларына үшбұрышты ақаулардың әсерімен байланысты. Үшбұрышты ақаулары бар құрылғылардың 93% дейін кері ағып кетуді айтарлықтай арттырды. Сонымен қатар, үшбұрышты ақаулар да 60% тозуы бар қақпаның ағып кету сипаттамаларына қатты әсер етеді. 4.2-кестеде көрсетілгендей, шекті кернеудің деградациясы және дене диодының сипаттамасының нашарлауы үшін үшбұрышты ақаулардың әсері аз, ал деградация пропорциялары сәйкесінше 26% және 33% құрайды. Қарсылықтың жоғарылауын тудыратын болсақ, үшбұрышты ақаулардың әсері әлсіз, ал деградация коэффициенті шамамен 33% құрайды.
Эпитаксиалды шұңқыр ақауларының MOSFET құрылғысының сипаттамаларына әсері
4.8-сурет - эпитаксиалды шұңқыр ақаулары бар құрылғының бес сипаттамасының статистикалық таралу гистограммасы. Көк нүктелі сызық құрылғы сипаттамасының нашарлауына арналған бөлу сызығы, ал қызыл нүктелі сызық құрылғы ақаулығының бөлетін сызығы болып табылады. Осыдан SiC MOSFET үлгісінде эпитаксиалды шұңқыр ақаулары бар құрылғылардың саны үшбұрышты ақаулары бар құрылғылардың санына тең екенін көруге болады. Эпитаксиалды шұңқыр ақауларының құрылғы сипаттамаларына әсері үшбұрышты ақаулардан ерекшеленеді. Құрылғының істен шығуына келетін болсақ, эпитаксиалды шұңқыр ақаулары бар құрылғылардың істен шығу көрсеткіші небәрі 47% құрайды. Үшбұрышты ақаулармен салыстырғанда, эпитаксиалды шұңқыр ақауларының құрылғының кері ағып кету сипаттамаларына және қақпаның ағып кету сипаттамаларына әсері айтарлықтай әлсіреді, деградация коэффициенттері сәйкесінше 53% және 38%, 4.3 кестеде көрсетілген. Екінші жағынан, эпитаксиалды шұңқыр ақауларының шекті кернеу сипаттамаларына, дене диодының өткізгіштік сипаттамаларына және қарсылыққа әсері үшбұрышты ақауларға қарағанда көбірек, деградация коэффициенті 38% жетеді.
Жалпы алғанда, екі морфологиялық ақаулар, атап айтқанда үшбұрыштар мен эпитаксиалды шұңқырлар SiC MOSFET құрылғыларының істен шығуына және тән деградациясына айтарлықтай әсер етеді. Үшбұрышты ақаулардың болуы ең қауіпті болып табылады, істен шығу деңгейі 93% -ға жетеді, негізінен құрылғының кері ағып кетуінің айтарлықтай өсуі ретінде көрінеді. Эпитаксиалды шұңқыр ақаулары бар құрылғылардың істен шығу деңгейі 47% болды. Дегенмен, эпитаксиалды шұңқыр ақаулары үшбұрышты ақауларға қарағанда құрылғының шекті кернеуіне, корпус диодының өткізгіштік сипаттамаларына және қарсылыққа көбірек әсер етеді.
Жіберу уақыты: 16 сәуір 2024 ж