Trīsstūrveida defekts
Trīsstūrveida defekti ir visnāvējošākie morfoloģiskie defekti SiC epitaksiālajos slāņos. Liels skaits literatūras ziņojumu ir parādījis, ka trīsstūrveida defektu veidošanās ir saistīta ar 3C kristāla formu. Tomēr dažādu augšanas mehānismu dēļ daudzu trīsstūrveida defektu morfoloģija uz epitaksiskā slāņa virsmas ir diezgan atšķirīga. Aptuveni to var iedalīt šādos veidos:
(1) Ir trīsstūrveida defekti ar lielām daļiņām augšpusē
Šāda veida trīsstūrveida defektam augšpusē ir liela sfēriska daļiņa, ko augšanas procesā var izraisīt krītoši priekšmeti. No šīs virsotnes uz leju var novērot nelielu trīsstūrveida laukumu ar raupju virsmu. Tas ir saistīts ar faktu, ka epitaksiskā procesa laikā trīsstūrveida zonā secīgi veidojas divi dažādi 3C-SiC slāņi, no kuriem pirmais slānis saskaras ar kodolu un aug caur 4H-SiC soļu plūsmu. Palielinoties epitaksiālā slāņa biezumam, otrais 3C politipa slānis kodolējas un aug mazākās trīsstūrveida bedrēs, bet 4H augšanas solis pilnībā nenosedz 3C politipa laukumu, padarot 3C-SiC V-veida rievas laukumu joprojām skaidri redzamu. redzams
(2) Augšpusē ir nelielas daļiņas un trīsstūrveida defekti ar raupju virsmu
Daļiņas šāda veida trīsstūrveida defekta virsotnēs ir daudz mazākas, kā parādīts 4.2. attēlā. Un lielāko daļu trīsstūra laukuma sedz 4H-SiC pakāpeniskā plūsma, tas ir, viss 3C-SiC slānis ir pilnībā iegults zem 4H-SiC slāņa. Uz trīsstūrveida defekta virsmas var redzēt tikai 4H-SiC augšanas soļus, taču šie soļi ir daudz lielāki nekā parastie 4H kristāla augšanas soļi.
(3) Trīsstūrveida defekti ar gludu virsmu
Šāda veida trīsstūrveida defektam ir gludas virsmas morfoloģija, kā parādīts 4.3. attēlā. Šādiem trīsstūrveida defektiem 3C-SiC slāni pārklāj 4H-SiC pakāpeniska plūsma, un 4H kristāla forma uz virsmas kļūst smalkāka un gludāka.
Epitaksiālās bedres defekti
Epitaksiālās bedres (Pits) ir viens no izplatītākajiem virsmas morfoloģijas defektiem, un to tipiskā virsmas morfoloģija un struktūras kontūras ir parādītas 4.4. attēlā. Vītnes dislokācijas (TD) korozijas bedrīšu atrašanās vietai, kas novērota pēc KOH kodināšanas ierīces aizmugurē, ir skaidra atbilstība epitaksiālo bedrīšu atrašanās vietai pirms ierīces sagatavošanas, kas liecina, ka epitaksiālās bedres defektu veidošanās ir saistīta ar vītņošanas dislokācijām.
burkānu defekti
Burkānu defekti ir izplatīts virsmas defekts 4H-SiC epitaksiālajos slāņos, un to tipiskā morfoloģija parādīta 4.5. attēlā. Tiek ziņots, ka burkāna defektu veido Frankonijas un prizmatiskas sakraušanas defektu krustojums, kas atrodas bazālajā plaknē, ko savieno pakāpienveida dislokācijas. Ir arī ziņots, ka burkānu defektu veidošanās ir saistīta ar TSD substrātā. Tsuchida H. et al. atklāja, ka burkānu defektu blīvums epitaksiskajā slānī ir proporcionāls TSD blīvumam substrātā. Un, salīdzinot virsmas morfoloģijas attēlus pirms un pēc epitaksiālās augšanas, var konstatēt, ka visi novērotie burkānu defekti atbilst TSD substrātā. Wu H. et al. izmantoja Ramana izkliedes testa raksturojumu, lai konstatētu, ka burkānu defekti nesatur 3C kristāla formu, bet tikai 4H-SiC politipu.
Trīsstūrveida defektu ietekme uz MOSFET ierīces raksturlielumiem
4.7. attēlā ir parādīta trīsstūrveida defektus saturošas ierīces piecu raksturlielumu statistiskā sadalījuma histogramma. Zilā punktētā līnija ir sadalošā līnija ierīces raksturlielumiem, bet sarkanā punktētā līnija ir ierīces kļūmes dalīšanas līnija. Ierīces kļūmes gadījumā trīsstūrveida defektiem ir liela ietekme, un atteices līmenis ir lielāks par 93%. Tas galvenokārt ir saistīts ar trīsstūrveida defektu ietekmi uz ierīču reversās noplūdes īpašībām. Līdz pat 93% ierīču, kurās ir trīsstūrveida defekti, ir ievērojami palielinājusies reversā noplūde. Turklāt trīsstūrveida defekti arī nopietni ietekmē vārtu noplūdes raksturlielumus, kuru noārdīšanās ātrums ir 60%. Kā parādīts 4.2. tabulā, attiecībā uz sliekšņa sprieguma degradāciju un ķermeņa diodes raksturlielumu degradāciju trīsstūrveida defektu ietekme ir neliela, un degradācijas proporcijas ir attiecīgi 26% un 33%. Runājot par pretestības palielināšanos, trīsstūrveida defektu ietekme ir vāja, un degradācijas koeficients ir aptuveni 33%.
Epitaksiālās bedres defektu ietekme uz MOSFET ierīces raksturlielumiem
4.8. attēlā ir parādīta ierīces, kurā ir epitaksiālās bedres defekti, piecu raksturlielumu statistiskā sadalījuma histogramma. Zilā punktētā līnija ir sadalošā līnija ierīces raksturlielumiem, bet sarkanā punktētā līnija ir ierīces kļūmes dalīšanas līnija. No tā var redzēt, ka ierīču skaits, kas satur epitaksiālās bedres defektus SiC MOSFET paraugā, ir līdzvērtīgs to ierīču skaitam, kurās ir trīsstūrveida defekti. Epitaksiālās bedres defektu ietekme uz ierīces raksturlielumiem atšķiras no trīsstūrveida defektu ietekmes. Runājot par ierīču kļūmēm, to ierīču atteices līmenis, kurās ir epitaksiālās bedres defekti, ir tikai 47%. Salīdzinot ar trīsstūrveida defektiem, epitaksiālās bedres defektu ietekme uz ierīces reversās noplūdes raksturlielumiem un aizbīdņu noplūdes raksturlielumiem ir ievērojami vājināta ar degradācijas koeficientiem attiecīgi 53% un 38%, kā parādīts 4.3. tabulā. No otras puses, epitaksiālo bedres defektu ietekme uz sliekšņa sprieguma raksturlielumiem, korpusa diodes vadītspējas īpašībām un pretestību ir lielāka nekā trīsstūrveida defektiem, degradācijas koeficientam sasniedzot 38%.
Kopumā diviem morfoloģiskiem defektiem, proti, trīsstūriem un epitaksiālajām bedrēm, ir būtiska ietekme uz SiC MOSFET ierīču kļūmi un raksturīgo degradāciju. Trīsstūrveida defektu esamība ir visnāvējošākā, un atteices līmenis sasniedz pat 93%, galvenokārt izpaužas kā ievērojams ierīces reversās noplūdes pieaugums. Ierīcēm, kas satur epitaksiālās bedres defektus, atteices līmenis bija mazāks par 47%. Tomēr epitaksiālās bedres defektiem ir lielāka ietekme uz ierīces sliekšņa spriegumu, korpusa diodes vadītspējas īpašībām un ieslēgšanas pretestību nekā trīsstūrveida defektiem.
Publicēšanas laiks: 16.04.2024