Triangulär defekt
Triangulära defekter är de mest dödliga morfologiska defekterna i SiC epitaxiella lager. Ett stort antal litteraturrapporter har visat att bildandet av triangulära defekter är relaterat till 3C-kristallformen. Men på grund av olika tillväxtmekanismer är morfologin för många triangulära defekter på ytan av det epitaxiala lagret ganska annorlunda. Det kan grovt delas in i följande typer:
(1) Det finns triangulära defekter med stora partiklar i toppen
Denna typ av triangulär defekt har en stor sfärisk partikel i toppen, som kan orsakas av fallande föremål under tillväxtprocessen. Ett litet triangulärt område med en grov yta kan observeras nedåt från denna vertex. Detta beror på det faktum att under den epitaxiella processen bildas två olika 3C-SiC-lager successivt i det triangulära området, varav det första lagret kärnbildas i gränsytan och växer genom 4H-SiC-stegflödet. När tjockleken på det epitaxiala lagret ökar kärnar det andra lagret av 3C-polytyp och växer i mindre triangulära gropar, men 4H-tillväxtsteget täcker inte helt 3C-polytypområdet, vilket gör att det V-formade spårområdet för 3C-SiC fortfarande är tydligt synlig
(2) Det finns små partiklar på toppen och triangulära defekter med grov yta
Partiklarna vid hörnen av denna typ av triangulär defekt är mycket mindre, som visas i figur 4.2. Och det mesta av det triangulära området täcks av stegflödet av 4H-SiC, det vill säga hela 3C-SiC-skiktet är helt inbäddat under 4H-SiC-skiktet. Endast tillväxtstegen för 4H-SiC kan ses på den triangulära defektytan, men dessa steg är mycket större än de konventionella 4H-kristalltillväxtstegen.
(3) Triangulära defekter med slät yta
Denna typ av triangulär defekt har en slät ytmorfologi, som visas i figur 4.3. För sådana triangulära defekter täcks 3C-SiC-skiktet av stegflödet av 4H-SiC, och 4H-kristallformen på ytan blir finare och jämnare.
Epitaxiella gropdefekter
Epitaxiella gropar (Pits) är en av de vanligaste ytmorfologiska defekterna, och deras typiska ytmorfologi och strukturella konturer visas i figur 4.4. Placeringen av korrosionsgropar för gängdislokation (TD) som observerats efter KOH-etsning på enhetens baksida har en tydlig överensstämmelse med placeringen av de epitaxiella groparna före förberedelse av enheten, vilket indikerar att bildandet av epitaxiella gropdefekter är relaterat till gängdislokationer.
morotsdefekter
Morotsdefekter är en vanlig ytdefekt i 4H-SiC epitaxiella lager, och deras typiska morfologi visas i figur 4.5. Morotsdefekten rapporteras vara bildad av skärningspunkten mellan frankiska och prismatiska staplingsförkastningar belägna på basalplanet anslutna genom stegliknande dislokationer. Det har också rapporterats att bildandet av morotsdefekter är relaterat till TSD i substratet. Tsuchida H. et al. fann att densiteten av morotsdefekter i det epitaxiella lagret är proportionell mot densiteten av TSD i substratet. Och genom att jämföra ytmorfologibilderna före och efter epitaxiell tillväxt kan alla observerade morotsdefekter hittas motsvara TSD i substratet. Wu H. et al. använde karaktärisering av Raman-spridningstest för att finna att morotsdefekterna inte innehöll 3C-kristallformen, utan bara 4H-SiC-polytypen.
Effekt av triangulära defekter på MOSFET-enhetens egenskaper
Figur 4.7 är ett histogram över den statistiska fördelningen av fem egenskaper hos en enhet som innehåller triangulära defekter. Den blå prickade linjen är skiljelinjen för enhetskarakteristisk försämring och den röda streckade linjen är skiljelinjen för enhetsfel. För enhetsfel har triangulära defekter stor inverkan och felfrekvensen är större än 93 %. Detta tillskrivs främst påverkan av triangulära defekter på enheters omvända läckageegenskaper. Upp till 93 % av enheter som innehåller triangulära defekter har avsevärt ökat omvänt läckage. Dessutom har de triangulära defekterna också en allvarlig inverkan på grindens läckageegenskaper, med en nedbrytningsgrad på 60 %. Som visas i tabell 4.2, för tröskelspänningsförsämring och försämring av kroppsdiodkarakteristik, är effekten av triangulära defekter liten, och nedbrytningsproportionerna är 26 % respektive 33 %. När det gäller att orsaka en ökning av resistansen är effekten av triangulära defekter svag, och nedbrytningsförhållandet är cirka 33 %.
Effekt av epitaxiella gropdefekter på MOSFET-anordningens egenskaper
Figur 4.8 är ett histogram över den statistiska fördelningen av fem egenskaper hos en enhet som innehåller epitaxiella gropdefekter. Den blå prickade linjen är skiljelinjen för enhetskarakteristisk försämring och den röda streckade linjen är skiljelinjen för enhetsfel. Det kan ses av detta att antalet enheter som innehåller epitaxiella gropdefekter i SiC MOSFET-provet är ekvivalent med antalet enheter som innehåller triangulära defekter. Effekten av epitaxiella gropdefekter på enhetens egenskaper skiljer sig från triangulära defekter. När det gäller enhetsfel är felfrekvensen för enheter som innehåller epitaxiella gropdefekter endast 47 %. Jämfört med triangulära defekter är effekten av epitaxiella gropdefekter på enhetens omvända läckageegenskaper och grindläckagekarakteristika avsevärt försvagad, med nedbrytningsförhållanden på 53 % respektive 38 %, som visas i tabell 4.3. Å andra sidan är effekten av epitaxiella gropdefekter på tröskelspänningsegenskaper, kroppsdiodledningsegenskaper och på-resistans större än för triangulära defekter, med nedbrytningsförhållandet som når 38 %.
Generellt sett har två morfologiska defekter, nämligen trianglar och epitaxiella gropar, en betydande inverkan på felet och den karakteristiska nedbrytningen av SiC MOSFET-enheter. Förekomsten av triangulära defekter är den mest dödliga, med en felfrekvens på så hög som 93%, främst manifesterad som en betydande ökning av omvänt läckage av enheten. Enheter som innehöll epitaxiella gropdefekter hade en lägre felfrekvens på 47 %. Emellertid har epitaxiella gropdefekter en större inverkan på enhetens tröskelspänning, kroppsdiodledningsegenskaper och på-resistans än triangulära defekter.
Posttid: 2024-apr-16