Trikampis defektas
Trikampiai defektai yra labiausiai mirtini morfologiniai SiC epitaksinių sluoksnių defektai. Daugybė literatūros pranešimų parodė, kad trikampių defektų susidarymas yra susijęs su 3C kristalų forma. Tačiau dėl skirtingų augimo mechanizmų daugelio trikampių defektų morfologija epitaksinio sluoksnio paviršiuje yra gana skirtinga. Jį galima apytiksliai suskirstyti į šiuos tipus:
(1) Yra trikampių defektų su didelėmis dalelėmis viršuje
Šio tipo trikampio defekto viršuje yra didelė sferinė dalelė, kurią gali sukelti augimo proceso metu krintantys objektai. Žemyn nuo šios viršūnės galima pastebėti nedidelį trikampį plotą šiurkščiu paviršiumi. Taip yra dėl to, kad epitaksinio proceso metu trikampėje srityje iš eilės susidaro du skirtingi 3C-SiC sluoksniai, iš kurių pirmasis sluoksnis yra su branduoliu sąsajoje ir auga per 4H-SiC žingsninį srautą. Didėjant epitaksinio sluoksnio storiui, antrasis 3C politipo sluoksnis branduoliuojasi ir auga mažesnėse trikampėse duobutėse, tačiau 4H augimo pakopa visiškai neuždengia 3C politipo srities, todėl 3C-SiC V formos griovelio plotas vis dar aiškiai matomas. matomas
(2) Viršuje yra mažų dalelių ir trikampių defektų, kurių paviršius yra grubus
Šio tipo trikampio defekto viršūnėse esančios dalelės yra daug mažesnės, kaip parodyta 4.2 pav. Didžiąją trikampio ploto dalį dengia laipsniškas 4H-SiC srautas, tai yra, visas 3C-SiC sluoksnis yra visiškai įdėtas po 4H-SiC sluoksniu. Trikampio defekto paviršiuje galima pamatyti tik 4H-SiC augimo etapus, tačiau šie žingsniai yra daug didesni nei įprasti 4H kristalų augimo žingsniai.
(3) Trikampiai defektai su lygiu paviršiumi
Šio tipo trikampis defektas turi lygaus paviršiaus morfologiją, kaip parodyta 4.3 pav. Tokiems trikampiams defektams 3C-SiC sluoksnis yra padengtas laipsnišku 4H-SiC srautu, o 4H kristalų forma ant paviršiaus tampa smulkesnė ir lygesnė.
Epitaksinės duobės defektai
Epitaksinės duobės (Pits) yra vienas iš labiausiai paplitusių paviršiaus morfologijos defektų, o jų tipinė paviršiaus morfologija ir struktūros kontūrai parodyti 4.4 pav. Sriegimo išnirimo (TD) korozijos duobių vieta, pastebėta po KOH ėsdinimo įrenginio gale, aiškiai atitinka epitaksinių duobių vietą prieš prietaiso paruošimą, o tai rodo, kad epitaksinių duobių defektų susidarymas yra susijęs su sriegimo išnirimais.
morkų defektai
Morkų defektai yra dažnas 4H-SiC epitaksinių sluoksnių paviršiaus defektas, o jų tipinė morfologija parodyta 4.5 pav. Pranešama, kad morkų defektas susidarė susikirtus Frankoniškoms ir prizminėms krovimo ydoms, esančioms bazinėje plokštumoje, sujungtos laipteliais. Taip pat buvo pranešta, kad morkų defektų susidarymas yra susijęs su TSD substrate. Tsuchida H. ir kt. nustatė, kad morkų defektų tankis epitaksiniame sluoksnyje yra proporcingas TSD tankiui substrate. Ir lyginant paviršiaus morfologijos vaizdus prieš ir po epitaksinio augimo, galima nustatyti, kad visi pastebėti morkų defektai atitinka substrato TSD. Wu H. ir kt. naudojo Ramano sklaidos testo apibūdinimą, kad nustatytų, kad morkų defektuose nebuvo 3C kristalų formos, o tik 4H-SiC politipas.
Trikampių defektų įtaka MOSFET įrenginio charakteristikoms
4.7 pav. yra penkių prietaiso charakteristikų, turinčių trikampių defektų, statistinio pasiskirstymo histograma. Mėlyna punktyrinė linija yra įrenginio charakteristikų pablogėjimo skiriamoji linija, o raudona punktyrinė linija yra įrenginio gedimo skiriamoji linija. Įrenginio gedimui didelę įtaką turi trikampiai defektai, o gedimų dažnis yra didesnis nei 93%. Tai daugiausia siejama su trikampių defektų įtaka prietaisų atvirkštinio nuotėkio charakteristikoms. Iki 93% įrenginių, kuriuose yra trikampių defektų, žymiai padidino atvirkštinį nuotėkį. Be to, trikampiai defektai taip pat turi didelę įtaką vartų nuotėkio charakteristikoms, kurių degradacijos greitis siekia 60%. Kaip parodyta 4.2 lentelėje, slenkstinės įtampos ir kūno diodo charakteristikų pablogėjimo atveju trikampių defektų įtaka yra nedidelė, o degradacijos proporcijos yra atitinkamai 26 % ir 33 %. Kalbant apie atsparumo padidėjimą, trikampių defektų poveikis yra silpnas, o degradacijos koeficientas yra apie 33%.
Epitaksinės duobės defektų įtaka MOSFET įrenginio charakteristikoms
4.8 paveiksle yra penkių prietaiso charakteristikų, turinčių epitaksinių duobių defektų, statistinio pasiskirstymo histograma. Mėlyna punktyrinė linija yra įrenginio charakteristikų pablogėjimo skiriamoji linija, o raudona punktyrinė linija yra įrenginio gedimo skiriamoji linija. Iš to matyti, kad prietaisų, turinčių epitaksinių duobių defektų, skaičius SiC MOSFET pavyzdyje yra lygus prietaisų, turinčių trikampių defektų, skaičiui. Epitaksinės duobės defektų įtaka įrenginio charakteristikoms skiriasi nuo trikampių defektų. Kalbant apie prietaiso gedimą, prietaisų, kuriuose yra epitaksinių duobių defektų, gedimų dažnis yra tik 47%. Lyginant su trikampiais defektais, epitaksinių duobių defektų įtaka prietaiso atvirkštinėms nuotėkio charakteristikoms ir užtvarų nuotėkio charakteristikoms yra žymiai susilpnėjusi, degradacijos koeficientai atitinkamai yra 53 % ir 38 %, kaip parodyta 4.3 lentelėje. Kita vertus, epitaksinių duobių defektų įtaka slenkstinės įtampos charakteristikoms, korpuso diodo laidumo charakteristikoms ir varžai įjungimui yra didesnė nei trikampių defektų, o degradacijos koeficientas siekia 38%.
Apskritai du morfologiniai defektai, būtent trikampiai ir epitaksinės duobės, turi didelę įtaką SiC MOSFET įrenginių gedimui ir būdingam gedimui. Trikampių defektų buvimas yra labiausiai mirtinas, o gedimų dažnis siekia net 93%, daugiausia pasireiškiantis kaip reikšmingas prietaiso atvirkštinio nuotėkio padidėjimas. Prietaisų, kuriuose yra epitaksinės duobės defektų, gedimų dažnis buvo mažesnis – 47%. Tačiau epitaksiniai duobės defektai turi didesnę įtaką įrenginio slenksnei įtampai, korpuso diodo laidumo charakteristikoms ir varžai įjungimui nei trikampiai defektai.
Paskelbimo laikas: 2024-04-16