Üçgen kusur
Üçgen kusurlar SiC epitaksiyel katmanlarındaki en ölümcül morfolojik kusurlardır. Çok sayıda literatür raporu, üçgen kusurların oluşumunun 3C kristal formuyla ilgili olduğunu göstermiştir. Ancak farklı büyüme mekanizmaları nedeniyle epitaksiyel tabakanın yüzeyindeki birçok üçgen defektin morfolojisi oldukça farklıdır. Kabaca aşağıdaki türlere ayrılabilir:
(1) Üstte büyük parçacıkların olduğu üçgen kusurlar var
Bu tür üçgen kusurların üst kısmında, büyüme süreci sırasında düşen nesnelerin neden olabileceği büyük küresel bir parçacık bulunur. Bu tepe noktasından aşağıya doğru pürüzlü yüzeye sahip küçük üçgen bir alan gözlemlenebilir. Bunun nedeni, epitaksiyel işlem sırasında üçgen alanda art arda iki farklı 3C-SiC katmanının oluşması, bunlardan ilk katmanın arayüzde çekirdeklenmesi ve 4H-SiC adım akışı boyunca büyümesidir. Epitaksiyel tabakanın kalınlığı arttıkça, 3C politipinin ikinci tabakası çekirdeklenir ve daha küçük üçgen çukurlar halinde büyür, ancak 4H büyüme adımı 3C politip alanını tamamen kaplamaz, bu da 3C-SiC'nin V şeklindeki oluk alanını hala net bir şekilde gösterir. görünür
(2) Üst kısımda küçük parçacıklar ve pürüzlü yüzeyli üçgen kusurlar var
Bu tür üçgen kusurun köşelerindeki parçacıklar, Şekil 4.2'de gösterildiği gibi çok daha küçüktür. Ve üçgen alanın büyük bir kısmı 4H-SiC'nin kademeli akışıyla kaplıdır, yani 3C-SiC katmanının tamamı tamamen 4H-SiC katmanının altına gömülüdür. Üçgen kusur yüzeyinde yalnızca 4H-SiC'nin büyüme adımları görülebilir, ancak bu adımlar geleneksel 4H kristal büyüme adımlarından çok daha büyüktür.
(3) Pürüzsüz yüzeyli üçgen kusurlar
Bu tür üçgen kusur, Şekil 4.3'te gösterildiği gibi düzgün bir yüzey morfolojisine sahiptir. Bu tür üçgen kusurlar için 3C-SiC tabakası 4H-SiC'nin kademeli akışıyla kaplanır ve yüzeydeki 4H kristal formu daha ince ve pürüzsüz bir şekilde büyür.
Epitaksiyel çukur kusurları
Epitaksiyel çukurlar (Çukurlar) en yaygın yüzey morfolojisi kusurlarından biridir ve bunların tipik yüzey morfolojisi ve yapısal hatları Şekil 4.4'te gösterilmektedir. Cihazın arkasında KOH aşındırmasından sonra gözlenen diş açma dislokasyonunun (TD) korozyon çukurlarının konumu, cihazın hazırlanmasından önceki epitaksiyel çukurların konumuyla açık bir şekilde örtüşmektedir; bu, epitaksiyel çukur kusurlarının oluşumunun diş açma dislokasyonlarıyla ilgili olduğunu göstermektedir.
havuç kusurları
Havuç kusurları 4H-SiC epitaksiyel katmanlarda yaygın bir yüzey kusurudur ve bunların tipik morfolojisi Şekil 4.5'te gösterilmektedir. Havuç kusurunun, taban düzleminde yer alan Frankeniyen ve prizmatik istiflenme faylarının basamak benzeri dislokasyonlarla birbirine bağlanmasıyla kesiştiği bildirilmektedir. Ayrıca havuç kusurlarının oluşumunun substrattaki TSD ile ilişkili olduğu da rapor edilmiştir. Tsuchida H. ve ark. epitaksiyel katmandaki havuç kusurlarının yoğunluğunun, substrattaki TSD yoğunluğuyla orantılı olduğunu buldu. Ve epitaksiyel büyümeden önceki ve sonraki yüzey morfolojisi görüntülerini karşılaştırarak, gözlemlenen tüm havuç kusurlarının substrattaki TSD'ye karşılık geldiği bulunabilir. Wu H. ve ark. havuç kusurlarının 3C kristal formunu içermediğini, yalnızca 4H-SiC politipini içerdiğini bulmak için Raman saçılma testi karakterizasyonunu kullandı.
Üçgen kusurların MOSFET cihaz özelliklerine etkisi
Şekil 4.7, üçgen kusurlar içeren bir cihazın beş özelliğinin istatistiksel dağılımının histogramıdır. Mavi noktalı çizgi, cihaz karakteristiğindeki bozulmayı ayıran çizgidir ve kırmızı noktalı çizgi, cihaz arızasını ayıran çizgidir. Cihaz arızasında üçgen kusurların büyük etkisi vardır ve arıza oranı %93'ten fazladır. Bu esas olarak üçgen kusurların cihazların ters sızıntı özellikleri üzerindeki etkisine atfedilir. Üçgen kusur içeren cihazların %93'e kadarı, önemli ölçüde artan ters sızıntıya sahiptir. Ayrıca üçgensel kusurlar %60'lık bir bozulma oranıyla kapı sızıntı özellikleri üzerinde de ciddi bir etkiye sahiptir. Tablo 4.2'de gösterildiği gibi eşik voltajı bozulması ve gövde diyot karakteristiği bozulması için üçgen kusurların etkisi küçüktür ve bozulma oranları sırasıyla %26 ve %33'tür. Direnç artışına neden olması açısından üçgen kusurların etkisi zayıftır ve bozulma oranı %33 civarındadır.
Epitaksiyel çukur kusurlarının MOSFET cihaz özelliklerine etkisi
Şekil 4.8, epitaksiyel çukur kusurları içeren bir cihazın beş özelliğinin istatistiksel dağılımının bir histogramıdır. Mavi noktalı çizgi, cihaz karakteristiğindeki bozulmayı ayıran çizgidir ve kırmızı noktalı çizgi, cihaz arızasını ayıran çizgidir. Buradan SiC MOSFET örneğinde epitaksiyel çukur kusurları içeren cihaz sayısının üçgensel kusurlar içeren cihaz sayısına eşdeğer olduğu görülmektedir. Epitaksiyel çukur kusurlarının cihaz özellikleri üzerindeki etkisi üçgen kusurlardan farklıdır. Cihaz arızası açısından epitaksiyel pit defekti içeren cihazların arıza oranı sadece %47'dir. Üçgen kusurlarla karşılaştırıldığında, epitaksiyel çukur kusurlarının cihazın ters sızıntı özellikleri ve kapı sızıntısı özellikleri üzerindeki etkisi, Tablo 4.3'te gösterildiği gibi sırasıyla %53 ve %38'lik bozulma oranlarıyla önemli ölçüde zayıflar. Öte yandan epitaksiyel çukur kusurlarının eşik voltaj özellikleri, vücut diyot iletim özellikleri ve direnç üzerindeki etkisi üçgen kusurlardan daha fazladır ve bozulma oranı %38'e ulaşır.
Genel olarak iki morfolojik kusur, yani üçgenler ve epitaksiyel çukurlar, SiC MOSFET cihazlarının arızası ve karakteristik bozulması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Üçgen kusurların varlığı en ölümcül olanıdır; %93 gibi yüksek bir arıza oranıyla, esas olarak cihazın ters sızıntısında önemli bir artış olarak kendini gösterir. Epitaksiyel çukur kusurları içeren cihazların başarısızlık oranı %47'dir. Bununla birlikte, epitaksiyel çukur kusurları, cihazın eşik voltajı, gövde diyot iletim özellikleri ve açık direnç üzerinde üçgen kusurlardan daha büyük bir etkiye sahiptir.
Gönderim zamanı: Nis-16-2024