Defekt trekëndor
Defektet trekëndore janë defektet morfologjike më fatale në shtresat epitaksiale të SiC. Një numër i madh i raporteve të literaturës kanë treguar se formimi i defekteve trekëndore lidhet me formën kristalore 3C. Megjithatë, për shkak të mekanizmave të ndryshëm të rritjes, morfologjia e shumë defekteve trekëndore në sipërfaqen e shtresës epitaksiale është mjaft e ndryshme. Mund të ndahet përafërsisht në llojet e mëposhtme:
(1) Ka defekte trekëndore me grimca të mëdha në krye
Ky lloj defekti trekëndor ka një grimcë të madhe sferike në krye, e cila mund të shkaktohet nga objektet që bien gjatë procesit të rritjes. Një zonë e vogël trekëndore me një sipërfaqe të përafërt mund të vërehet poshtë nga kjo kulm. Kjo për faktin se gjatë procesit epitaksial, dy shtresa të ndryshme 3C-SiC formohen radhazi në zonën trekëndore, nga të cilat shtresa e parë është e bërthamuar në ndërfaqe dhe rritet përmes rrjedhës së hapit 4H-SiC. Ndërsa trashësia e shtresës epitaksiale rritet, shtresa e dytë e politipit 3C bërthamohet dhe rritet në gropa më të vogla trekëndore, por hapi i rritjes 4H nuk mbulon plotësisht zonën e politipit 3C, duke e bërë zonën e brazdës në formë V të 3C-SiC ende të qartë. të dukshme
(2) Ka grimca të vogla në krye dhe defekte trekëndore me sipërfaqe të ashpër
Grimcat në kulmet e këtij lloji të defektit trekëndor janë shumë më të vogla, siç tregohet në figurën 4.2. Dhe pjesa më e madhe e zonës trekëndore mbulohet nga rrjedha e hapave të 4H-SiC, domethënë, e gjithë shtresa 3C-SiC është ngulitur plotësisht nën shtresën 4H-SiC. Vetëm hapat e rritjes së 4H-SiC mund të shihen në sipërfaqen e defektit trekëndor, por këto hapa janë shumë më të mëdhenj se hapat e zakonshëm të rritjes së kristalit 4H.
(3) Defekte trekëndore me sipërfaqe të lëmuar
Ky lloj defekti trekëndor ka një morfologji të sipërfaqes së lëmuar, siç tregohet në figurën 4.3. Për defekte të tilla trekëndore, shtresa 3C-SiC mbulohet nga rrjedha hapëse e 4H-SiC dhe forma e kristalit 4H në sipërfaqe bëhet më e imët dhe më e lëmuar.
Defektet e gropës epitaksiale
Gropat epitaksiale (Gropat) janë një nga defektet më të zakonshme të morfologjisë sipërfaqësore dhe morfologjia e tyre tipike sipërfaqësore dhe skica strukturore janë paraqitur në Figurën 4.4. Vendndodhja e gropave korrozioni të dislokimit të filetimit (TD) e vërejtur pas gdhendjes së KOH në pjesën e pasme të pajisjes ka një korrespondencë të qartë me vendndodhjen e gropave epitaksiale përpara përgatitjes së pajisjes, gjë që tregon se formimi i defekteve të gropës epitaksiale lidhet me dislokimet e filetimit.
defektet e karotës
Defektet e karotës janë një defekt i zakonshëm sipërfaqësor në shtresat epitaksiale 4H-SiC dhe morfologjia e tyre tipike tregohet në Figurën 4.5. Defekti i karotës raportohet të jetë formuar nga kryqëzimi i gabimeve të grumbullimit frankonian dhe prizmatik të vendosur në rrafshin bazal të lidhur me dislokime të ngjashme me shkallët. Është raportuar gjithashtu se formimi i defekteve të karotës lidhet me TSD në substrat. Tsuchida H. et al. zbuloi se dendësia e defekteve të karotës në shtresën epitaksiale është proporcionale me densitetin e TSD në substrat. Dhe duke krahasuar imazhet e morfologjisë sipërfaqësore para dhe pas rritjes epitaksiale, mund të zbulohet se të gjitha defektet e vërejtura të karotës korrespondojnë me TSD në substrat. Wu H. et al. përdori karakterizimin e testit të shpërndarjes Raman për të gjetur se defektet e karotës nuk përmbanin formën e kristalit 3C, por vetëm politipin 4H-SiC.
Efekti i defekteve trekëndore në karakteristikat e pajisjes MOSFET
Figura 4.7 është një histogram i shpërndarjes statistikore të pesë karakteristikave të një pajisjeje që përmban defekte trekëndore. Vija me pika blu është vija ndarëse për degradimin e karakteristikave të pajisjes dhe vija e kuqe me pika është vija ndarëse për dështimin e pajisjes. Për dështimin e pajisjes, defektet trekëndore kanë një ndikim të madh dhe shkalla e dështimit është më e madhe se 93%. Kjo i atribuohet kryesisht ndikimit të defekteve trekëndore në karakteristikat e rrjedhjes së kundërt të pajisjeve. Deri në 93% të pajisjeve që përmbajnë defekte trekëndore kanë rritur ndjeshëm rrjedhjet e kundërta. Përveç kësaj, defektet trekëndore kanë gjithashtu një ndikim serioz në karakteristikat e rrjedhjes së portës, me një shkallë degradimi prej 60%. Siç tregohet në tabelën 4.2, për degradimin e tensionit të pragut dhe degradimin karakteristik të diodës së trupit, ndikimi i defekteve trekëndore është i vogël dhe proporcionet e degradimit janë përkatësisht 26% dhe 33%. Për sa i përket shkaktimit të rritjes së rezistencës, ndikimi i defekteve trekëndore është i dobët dhe raporti i degradimit është rreth 33%.
Efekti i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e pajisjes MOSFET
Figura 4.8 është një histogram i shpërndarjes statistikore të pesë karakteristikave të një pajisjeje që përmban defekte të gropës epitaksiale. Vija me pika blu është vija ndarëse për degradimin e karakteristikave të pajisjes dhe vija e kuqe me pika është vija ndarëse për dështimin e pajisjes. Nga kjo mund të shihet se numri i pajisjeve që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale në kampionin SiC MOSFET është i barabartë me numrin e pajisjeve që përmbajnë defekte trekëndore. Ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e pajisjes është i ndryshëm nga ai i defekteve trekëndore. Për sa i përket dështimit të pajisjes, shkalla e dështimit të pajisjeve që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale është vetëm 47%. Krahasuar me defektet trekëndore, ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e rrjedhjes së kundërt dhe karakteristikat e rrjedhjes së portës së pajisjes është dobësuar ndjeshëm, me raporte degradimi përkatësisht 53% dhe 38%, siç tregohet në tabelën 4.3. Nga ana tjetër, ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e tensionit të pragut, karakteristikat e përcjelljes së diodës së trupit dhe rezistencën në lëvizje është më i madh se ai i defekteve trekëndore, me raportin e degradimit që arrin në 38%.
Në përgjithësi, dy defekte morfologjike, përkatësisht trekëndëshat dhe gropat epitaksiale, kanë një ndikim të rëndësishëm në dështimin dhe degradimin karakteristik të pajisjeve SiC MOSFET. Ekzistenca e defekteve trekëndore është më fatale, me një shkallë dështimi deri në 93%, e manifestuar kryesisht si një rritje e konsiderueshme e rrjedhjes së kundërt të pajisjes. Pajisjet që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale kishin një shkallë më të ulët të dështimit prej 47%. Sidoqoftë, defektet epitaksiale të gropës kanë një ndikim më të madh në tensionin e pragut të pajisjes, karakteristikat e përcjelljes së diodës së trupit dhe rezistencën ndaj tij sesa defektet trekëndore.
Koha e postimit: Prill-16-2024