Dräieckeg Defekt
Dräieckeg Mängel sinn déi fatale morphologesch Mängel a SiC epitaxial Schichten. Eng grouss Zuel vu Literaturberichter hu gewisen datt d'Bildung vun dreieckegen Defekte mat der 3C Kristallform verbonnen ass. Wéi och ëmmer, wéinst verschiddene Wuesstumsmechanismen, ass d'Morphologie vu ville dräieckege Mängel op der Uewerfläch vun der epitaxialer Schicht ganz anescht. Et kann ongeféier an déi folgend Typen opgedeelt ginn:
(1) Et gi dräieckeg Mängel mat grousse Partikelen uewen
Dës Zort vun dräieckeger Defekt huet e grousse kugelfërmege Partikel uewen, wat duerch falen Objete während dem Wuesstumsprozess verursaacht ka ginn. E klengt dreieckeg Gebitt mat enger rauer Uewerfläch kann no ënnen vun dësem Wirbels observéiert ginn. Dëst ass wéinst der Tatsaach, datt während der epitaxial Prozess, zwee verschidden 3C-SiC Schichten successiv an der dräieckeger Géigend geformt ginn, vun deenen déi éischt Layer op der Interface nucleated ass an duerch d'4H-SiC Schrëtt Flux wuessen. Wéi d'Dicke vun der epitaxialer Schicht eropgeet, këmmert d'zweet Schicht vun 3C Polytype a wächst a méi klengen dräieckege Gruef, awer de 4H Wuesstumsschrëtt deckt d'3C Polytypeberäich net komplett of, sou datt de V-förmleche Groove Beräich vun 3C-SiC nach ëmmer kloer ass. siichtbar
(2) Et gi kleng Partikelen uewen an dräieckeger Mängel mat rauer Uewerfläch
D'Partikel op de Wirbelen vun dëser Zort vun dräieckeger Defekt si vill méi kleng, wéi an der Figur 4.2 gewisen. An déi meescht vun der dräieckeger Géigend ass vun der Schrëtt Flux vun 4H-SiC Daach, dat ass, déi ganz 3C-SiC Schicht ass komplett ënner der 4H-SiC Schicht agebonnen. Nëmmen de Wuesstem Schrëtt vun 4H-SiC kann op der dräieckeger Defekt Uewerfläch gesi ginn, mä dës Schrëtt si vill méi grouss wéi déi konventionell 4H Kristallsglas produzéiert Schrëtt.
(3) Dräieckeg Mängel mat glater Uewerfläch
Dës Zort vun dräieckeger Defekt huet eng glat Uewerfläch Morphologie, wéi an der Figur 4.3 gewisen. Fir sou dreieckeg Defekte gëtt d'3C-SiC-Schicht vum Schrëttfloss vu 4H-SiC bedeckt, an d'4H-Kristallform op der Uewerfläch gëtt méi fein a méi glat.
Epitaxial Pit Mängel
Epitaxial Pits (Pits) sinn ee vun den heefegsten Uewerflächemorphologie Mängel, an hir typesch Uewerflächemorphologie a strukturell Kontur ginn an der Figur 4.4 gewisen. D'Plaz vun der Threading Dislokatioun (TD) Korrosiounsgruben, déi no der KOH Ätzen op der Réck vum Apparat observéiert goufen, huet eng kloer Korrespondenz mat der Lag vun den epitaxialen Gruef virun der Virbereedung vum Apparat, wat beweist datt d'Bildung vun epitaxialen Pitdefekte mat Threading Dislokatiounen verbonnen ass.
Muert Mängel
Carrot Mängel sinn eng gemeinsam Uewerfläch Defekt an 4H-SiC epitaxial Schichten, an hir typesch Morphologie ass an der Figur 4.5 gewisen. De Karrottdefekt gëtt gemellt duerch d'Kräizung vu fränkeschen a prismatesche Stackfehler geformt op der Basalfläch, déi duerch Schrëttähnlech Dislokatiounen verbonne sinn. Et gouf och gemellt datt d'Bildung vu Karrottdefekter mat TSD am Substrat verbonnen ass. Tsuchida H. et al. fonnt datt d'Dicht vu Karrottfehler an der epitaxialer Schicht proportional zu der Dicht vun TSD am Substrat ass. A andeems d'Uewerflächemorphologie-Biller virum an nom Epitaxialwachstum vergläicht, kënnen all observéiert Karrottdefekter fonnt ginn fir dem TSD am Substrat entspriechen. Wu H et al. benotzt Raman-Streuung Test Charakteriséierung fir ze fannen datt d'Muertdefekter net d'3C Kristallform enthalen hunn, awer nëmmen de 4H-SiC Polytype.
Effekt vun dräieckeger Mängel op MOSFET Apparat Charakteristiken
Figur 4.7 ass en Histogramm vun der statistescher Verdeelung vu fënnef Charakteristiken vun engem Apparat mat dräieckeger Defekter. Déi blo Punktelinn ass d'Trennlinn fir Apparat charakteristesch Degradatioun, an déi rout Punktelinn ass d'Trennlinn fir Apparatausfall. Fir Apparat Echec, dräieckeger Defekter hunn e groussen Impakt, an der Echec Taux ass méi wéi 93%. Dëst ass haaptsächlech un den Afloss vun dräieckeger Mängel op der ëmgedréint Leckage Charakteristiken vun Apparater zougeschriwwen. Bis zu 93% vun Apparater mat dräieckeger Defekter hunn d'Réckleckage wesentlech erhéicht. Zousätzlech hunn déi dräieckeg Mängel och e seriösen Impakt op d'Paart Leckage Charakteristiken, mat enger Degradatiounsquote vu 60%. Wéi an der Tabell 4.2 gewisen, fir Schwellspannungsdegradatioun a Kierperdiode charakteristesch Degradatioun, ass den Impakt vun dräieckege Mängel kleng, an d'Degradatiounsproportiounen sinn 26% respektiv 33%. Am Sënn vun enger Erhéijung vun der On-Resistenz ass den Impakt vun dräieckege Mängel schwaach, an d'Degradatiounsverhältnis ass ongeféier 33%.
Effekt vun epitaxial Pit Mängel op MOSFET Apparat Charakteristiken
Figur 4.8 ass en Histogramm vun der statistescher Verdeelung vu fënnef Charakteristiken vun engem Apparat mat epitaxialen Pitfehler. Déi blo Punktelinn ass d'Trennlinn fir Apparat charakteristesch Degradatioun, an déi rout Punktelinn ass d'Trennlinn fir Apparatausfall. Et kann aus dësem gesi ginn datt d'Zuel vun den Apparater mat epitaxialen Pitdefekter an der SiC MOSFET Probe gläichwäerteg ass mat der Unzuel vun Apparater déi dräieckeg Defekter enthalen. Den Impakt vun epitaxial Pit Mängel op Apparat Charakteristiken ass anescht wéi déi vun dräieckeger Defekter. Wat den Apparat Echec ugeet, ass den Ausfallquote vun Apparater déi epitaxial Pitfehler enthalen nëmmen 47%. Am Verglach mat dräieckege Mängel, ass den Impakt vun epitaxial Pit Mängel op der ëmgedréint Leckage Charakteristiken a Paart Leckage Charakteristiken vum Apparat wesentlech geschwächt, mat Degradatioun Verhältnisser vun 53% respektiv 38%, wéi an Table 4.3 gewisen. Op der anerer Säit ass den Impakt vun epitaxialen Pitdefekter op Schwellspannungseigenschaften, Kierperdiodeleitungseigenschaften an On-Resistenz méi grouss wéi déi vun dräieckeger Defekter, mam Degradatiounsverhältnis erreecht 38%.
Am Allgemengen, zwee morphologesch Mängel, nämlech Dräieck an epitaxial Grouwen, hunn e wesentlechen Impakt op d'Feele an charakteristesche Degradatioun vun SiC MOSFET Apparater. D'Existenz vun dräieckeger Mängel ass déi fatalst, mat engem Feeler Taux esou héich wéi 93%, haaptsächlech manifestéiert als bedeitend Erhéijung vun ëmgedréint Leckage vum Apparat. Apparater mat epitaxial Pit Mängel haten eng méi niddreg Echec Taux vun 47%. Wéi och ëmmer, epitaxial Pitfehler hunn e méi groussen Impakt op d'Schwellspannung vum Apparat, Kierperdiodeleitungseigenschaften an On-Resistenz wéi dräieckeg Defekter.
Post Zäit: Apr-16-2024