Tatsulok na depekto
Ang mga triangular na depekto ay ang pinaka-nakamamatay na morphological defect sa SiC epitaxial layer. Ang isang malaking bilang ng mga ulat sa panitikan ay nagpakita na ang pagbuo ng mga triangular na depekto ay nauugnay sa 3C na kristal na anyo. Gayunpaman, dahil sa iba't ibang mga mekanismo ng paglago, ang morpolohiya ng maraming mga triangular na depekto sa ibabaw ng epitaxial layer ay medyo naiiba. Ito ay halos nahahati sa mga sumusunod na uri:
(1) May mga triangular na depekto na may malalaking particle sa itaas
Ang ganitong uri ng triangular na depekto ay may malaking spherical particle sa itaas, na maaaring sanhi ng pagbagsak ng mga bagay sa panahon ng proseso ng paglaki. Ang isang maliit na tatsulok na lugar na may isang magaspang na ibabaw ay maaaring obserbahan pababa mula sa tuktok na ito. Ito ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng proseso ng epitaxial, dalawang magkaibang 3C-SiC na mga layer ay sunud-sunod na nabuo sa tatsulok na lugar, kung saan ang unang layer ay nucleated sa interface at lumalaki sa pamamagitan ng 4H-SiC na daloy ng hakbang. Habang tumataas ang kapal ng epitaxial layer, ang pangalawang layer ng 3C polytype nucleate at lumalaki sa mas maliliit na triangular na hukay, ngunit ang 4H growth step ay hindi ganap na sumasakop sa 3C polytype area, na ginagawang malinaw pa rin ang hugis V na groove area ng 3C-SiC nakikita
(2) May maliliit na particle sa itaas at tatsulok na mga depekto na may magaspang na ibabaw
Ang mga particle sa vertices ng ganitong uri ng triangular na depekto ay mas maliit, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.2. At karamihan sa tatsulok na lugar ay sakop ng hakbang na daloy ng 4H-SiC, iyon ay, ang buong 3C-SiC layer ay ganap na naka-embed sa ilalim ng 4H-SiC layer. Tanging ang mga hakbang sa paglago ng 4H-SiC ang makikita sa ibabaw ng tatsulok na depekto, ngunit ang mga hakbang na ito ay mas malaki kaysa sa maginoo na mga hakbang sa paglaki ng kristal na 4H.
(3) Tatsulok na mga depekto na may makinis na ibabaw
Ang ganitong uri ng triangular na depekto ay may makinis na morpolohiya sa ibabaw, tulad ng ipinapakita sa Figure 4.3. Para sa mga ganitong triangular na depekto, ang 3C-SiC layer ay sakop ng hakbang na daloy ng 4H-SiC, at ang 4H na kristal na anyo sa ibabaw ay nagiging mas pino at mas makinis.
Mga depekto sa epitaxial pit
Ang mga epitaxial pit (Pits) ay isa sa mga pinakakaraniwang depekto sa ibabaw ng morpolohiya, at ang kanilang tipikal na morpolohiya sa ibabaw at balangkas ng istruktura ay ipinapakita sa Figure 4.4. Ang lokasyon ng threading dislocation (TD) corrosion pits na naobserbahan pagkatapos ng KOH etching sa likod ng device ay may malinaw na pagkakaugnay sa lokasyon ng epitaxial pits bago ang paghahanda ng device, na nagpapahiwatig na ang pagbuo ng epitaxial pit defects ay nauugnay sa threading dislocations.
mga depekto ng karot
Ang mga depekto sa karot ay isang pangkaraniwang depekto sa ibabaw sa 4H-SiC epitaxial layer, at ang kanilang karaniwang morpolohiya ay ipinapakita sa Figure 4.5. Ang depekto ng karot ay iniulat na nabuo sa pamamagitan ng intersection ng Franconian at prismatic stacking faults na matatagpuan sa basal plane na konektado ng mga step-like dislocations. Naiulat din na ang pagbuo ng mga depekto ng karot ay nauugnay sa TSD sa substrate. Tsuchida H. et al. natagpuan na ang density ng mga depekto ng karot sa epitaxial layer ay proporsyonal sa density ng TSD sa substrate. At sa pamamagitan ng paghahambing ng mga imahe sa ibabaw ng morpolohiya bago at pagkatapos ng paglaki ng epitaxial, ang lahat ng naobserbahang mga depekto ng karot ay matatagpuan na tumutugma sa TSD sa substrate. Wu H. et al. ginamit ang Raman scattering test characterization upang malaman na ang mga depekto ng karot ay hindi naglalaman ng 3C crystal form, ngunit ang 4H-SiC polytype lamang.
Epekto ng mga triangular na depekto sa mga katangian ng MOSFET device
Ang Figure 4.7 ay isang histogram ng istatistikal na pamamahagi ng limang katangian ng isang device na naglalaman ng mga triangular na depekto. Ang asul na tuldok na linya ay ang linya ng paghahati para sa pagkasira ng katangian ng device, at ang pulang tuldok na linya ay ang linya ng paghahati para sa pagkabigo ng device. Para sa pagkabigo ng device, ang mga triangular na depekto ay may malaking epekto, at ang rate ng pagkabigo ay higit sa 93%. Pangunahing nauugnay ito sa impluwensya ng mga triangular na depekto sa mga katangian ng reverse leakage ng mga device. Hanggang sa 93% ng mga device na naglalaman ng mga triangular na depekto ay may makabuluhang pagtaas ng reverse leakage. Bilang karagdagan, ang mga triangular na depekto ay mayroon ding malubhang epekto sa mga katangian ng pagtagas ng gate, na may rate ng pagkasira ng 60%. Tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 4.2, para sa pagbaba ng boltahe ng threshold at pagkasira ng katangian ng body diode, ang epekto ng mga triangular na depekto ay maliit, at ang mga proporsyon ng degradasyon ay 26% at 33% ayon sa pagkakabanggit. Sa mga tuntunin ng pagdudulot ng pagtaas sa on-resistance, mahina ang epekto ng mga triangular na depekto, at ang degradation ratio ay humigit-kumulang 33%.
Epekto ng mga depekto ng epitaxial pit sa mga katangian ng aparato ng MOSFET
Ang Figure 4.8 ay isang histogram ng istatistikal na pamamahagi ng limang katangian ng isang aparato na naglalaman ng mga depekto sa epitaxial pit. Ang asul na tuldok na linya ay ang linya ng paghahati para sa pagkasira ng katangian ng device, at ang pulang tuldok na linya ay ang linya ng paghahati para sa pagkabigo ng device. Makikita mula rito na ang bilang ng mga device na naglalaman ng mga epitaxial pit defect sa sample ng SiC MOSFET ay katumbas ng bilang ng mga device na naglalaman ng mga triangular na depekto. Ang epekto ng mga depekto ng epitaxial pit sa mga katangian ng device ay iba sa epekto ng mga depekto sa tatsulok. Sa mga tuntunin ng pagkabigo ng aparato, ang rate ng pagkabigo ng mga aparato na naglalaman ng mga depekto ng epitaxial pit ay 47% lamang. Kung ikukumpara sa mga triangular na depekto, ang epekto ng mga depekto ng epitaxial pit sa mga katangian ng reverse leakage at mga katangian ng pagtagas ng gate ng aparato ay makabuluhang humina, na may mga ratio ng degradasyon na 53% at 38% ayon sa pagkakabanggit, tulad ng ipinapakita sa Talahanayan 4.3. Sa kabilang banda, ang epekto ng mga depekto ng epitaxial pit sa mga katangian ng boltahe ng threshold, mga katangian ng pagpapadaloy ng diode ng katawan at on-resistance ay mas malaki kaysa sa mga depekto ng tatsulok, na ang ratio ng degradasyon ay umaabot sa 38%.
Sa pangkalahatan, ang dalawang morphological defect, lalo na ang mga triangles at epitaxial pits, ay may malaking epekto sa pagkabigo at katangian ng pagkasira ng mga SiC MOSFET na aparato. Ang pagkakaroon ng tatsulok na mga depekto ay ang pinaka-nakamamatay, na may rate ng pagkabigo na kasing taas ng 93%, higit sa lahat ay ipinakita bilang isang makabuluhang pagtaas sa reverse leakage ng device. Ang mga device na naglalaman ng mga depekto sa epitaxial pit ay may mas mababang rate ng pagkabigo na 47%. Gayunpaman, ang mga depekto sa epitaxial pit ay may mas malaking epekto sa boltahe ng threshold ng device, mga katangian ng pagpapadaloy ng body diode at on-resistance kaysa sa mga triangular na depekto.
Oras ng post: Abr-16-2024