Троугласти дефект
Троугласти дефекти су најфаталнији морфолошки дефекти у СиЦ епитаксијалним слојевима. Велики број литературних извештаја је показао да је формирање троугластих дефеката повезано са 3Ц кристалном формом. Међутим, због различитих механизама раста, морфологија многих троугластих дефеката на површини епитаксијалног слоја је прилично различита. Може се грубо поделити на следеће типове:
(1) Постоје троугласти дефекти са великим честицама на врху
Ова врста троугластог дефекта има велику сферну честицу на врху, што може бити узроковано падањем предмета током процеса раста. Од овог врха надоле се може посматрати мала троугласта област са грубом површином. То је због чињенице да се током епитаксијалног процеса, два различита слоја 3Ц-СиЦ формирају сукцесивно у троугластој области, од којих је први слој језгровит на интерфејсу и расте кроз 4Х-СиЦ степенасти ток. Како се дебљина епитаксијалног слоја повећава, други слој политипа 3Ц настаје и расте у мањим троугластим јамама, али корак раста 4Х не покрива у потпуности подручје 3Ц политипа, чинећи подручје жљебова у облику слова В 3Ц-СиЦ и даље јасно видљиво
(2) Постоје мале честице на врху и троугласти дефекти са грубом површином
Честице на врховима овог типа троугластог дефекта су много мање, као што је приказано на слици 4.2. И већина троугластог подручја је покривена степенастим током 4Х-СиЦ, то јест, цео слој 3Ц-СиЦ је потпуно уграђен испод слоја 4Х-СиЦ. На троугластој површини дефекта могу се видети само кораци раста 4Х-СиЦ, али ови кораци су много већи од конвенционалних корака раста 4Х кристала.
(3) Троугласти недостаци са глатком површином
Ова врста троугластог дефекта има глатку морфологију површине, као што је приказано на слици 4.3. За такве троугласте дефекте, слој 3Ц-СиЦ је прекривен степенастим током 4Х-СиЦ, а 4Х кристални облик на површини постаје финији и глаткији.
Дефекти епитаксијалних јама
Епитаксијалне јаме (Питс) су један од најчешћих површинских морфолошких дефеката, а њихова типична површинска морфологија и структурни обрис приказани су на слици 4.4. Локација корозионих јама дислокације навоја (ТД) уочених након нагризања КОХ на задњој страни уређаја има јасну кореспонденцију са локацијом епитаксијалних јама пре припреме уређаја, што указује да је формирање дефекта епитаксијалне јаме повезано са дислокацијама навоја.
дефекти шаргарепе
Дефекти шаргарепе су чест површински дефект у епитаксијалним слојевима 4Х-СиЦ, а њихова типична морфологија је приказана на слици 4.5. Извештава се да је дефект шаргарепе настао пресеком франконских и призматичних грешака у слагању лоцираних на базалној равни спојених степенастим дислокацијама. Такође је пријављено да је формирање дефекта шаргарепе повезано са ТСД у супстрату. Тсуцхида Х. ет ал. утврдили да је густина дефекта шаргарепе у епитаксијалном слоју пропорционална густини ТСД-а у супстрату. И упоређивањем слика морфологије површине пре и после епитаксијалног раста, може се наћи да сви уочени дефекти шаргарепе одговарају ТСД-у у супстрату. Ву Х. ет ал. користио је карактеризацију теста Рамановог расејања како би открио да дефекти шаргарепе не садрже 3Ц кристални облик, већ само политип 4Х-СиЦ.
Утицај троугластих дефеката на карактеристике МОСФЕТ уређаја
Слика 4.7 је хистограм статистичке дистрибуције пет карактеристика уређаја који садржи троугласте дефекте. Плава испрекидана линија је линија раздвајања за деградацију карактеристика уређаја, а црвена тачкаста линија је линија раздвајања за квар уређаја. За отказ уређаја, троугласти дефекти имају велики утицај, а стопа отказа је већа од 93%. Ово се углавном приписује утицају троугластих дефеката на карактеристике обрнутог цурења уређаја. До 93% уређаја који садрже троугласте дефекте значајно су повећали обрнуто цурење. Поред тога, троугласти дефекти такође имају озбиљан утицај на карактеристике цурења капије, са стопом деградације од 60%. Као што је приказано у Табели 4.2, за деградацију прага напона и деградацију карактеристике каросеријске диоде, утицај троугластих дефеката је мали, а пропорције деградације су 26% и 33% респективно. У смислу изазивања повећања отпорности на напон, утицај троугластих дефеката је слаб, а однос деградације је око 33%.
Утицај дефекта епитаксијалне јаме на карактеристике МОСФЕТ уређаја
Слика 4.8 је хистограм статистичке дистрибуције пет карактеристика уређаја који садржи дефекте епитаксијалне јаме. Плава испрекидана линија је линија раздвајања за деградацију карактеристика уређаја, а црвена тачкаста линија је линија раздвајања за квар уређаја. Из овога се може видети да је број уређаја који садрже дефекте епитаксијалне јаме у узорку СиЦ МОСФЕТ-а еквивалентан броју уређаја који садрже троугласте дефекте. Утицај дефекта епитаксијалне јаме на карактеристике уређаја разликује се од утицаја троугластих дефеката. Што се тиче квара уређаја, стопа отказа уређаја који садрже дефекте епитаксијалне јаме је само 47%. У поређењу са троугластим дефектима, утицај дефекта епитаксијалне јаме на карактеристике обрнутог цурења и карактеристике цурења на вратима уређаја је значајно ослабљен, са односима деградације од 53% и 38% респективно, као што је приказано у табели 4.3. С друге стране, утицај дефекта епитаксијалне јаме на граничне напонске карактеристике, карактеристике проводљивости тела диоде и отпор на укључење је већи од утицаја троугластих дефеката, при чему је однос деградације достигао 38%.
Генерално, два морфолошка дефекта, наиме троуглови и епитаксијалне јаме, имају значајан утицај на квар и карактеристичну деградацију СиЦ МОСФЕТ уређаја. Најфаталније је постојање троугластих дефеката, са стопом квара од чак 93%, што се углавном манифестује као значајно повећање обрнутог цурења уређаја. Уређаји који садрже дефекте епитаксијалне јаме имали су нижу стопу отказа од 47%. Међутим, дефекти епитаксијалне јаме имају већи утицај на гранични напон уређаја, карактеристике проводљивости тела диоде и отпор на укључење него троугласти дефекти.
Време поста: 16.04.2024