Driehoekige defek
Driehoekige defekte is die mees dodelike morfologiese defekte in SiC-epitaksiale lae. 'n Groot aantal literatuurverslae het getoon dat die vorming van driehoekige defekte verband hou met die 3C-kristalvorm. As gevolg van verskillende groeimeganismes is die morfologie van baie driehoekige defekte op die oppervlak van die epitaksiale laag egter heel anders. Dit kan rofweg in die volgende tipes verdeel word:
(1) Daar is driehoekige defekte met groot deeltjies bo-aan
Hierdie tipe driehoekige defek het 'n groot sferiese deeltjie aan die bokant, wat moontlik deur vallende voorwerpe tydens die groeiproses veroorsaak word. 'n Klein driehoekige area met 'n growwe oppervlak kan afwaarts vanaf hierdie hoekpunt waargeneem word. Dit is te wyte aan die feit dat tydens die epitaksiale proses twee verskillende 3C-SiC-lae agtereenvolgens in die driehoekige area gevorm word, waarvan die eerste laag by die koppelvlak gekim is en deur die 4H-SiC-stapvloei groei. Soos die dikte van die epitaksiale laag toeneem, kern die tweede laag van 3C-politipe en groei in kleiner driehoekige putjies, maar die 4H-groeistap bedek nie die 3C-politipe-area heeltemal nie, wat die V-vormige groefarea van 3C-SiC steeds duidelik sigbaar maak.
(2) Daar is klein deeltjies bo-aan en driehoekige defekte met 'n growwe oppervlak
Die deeltjies by die hoekpunte van hierdie tipe driehoekige defek is baie kleiner, soos getoon in Figuur 4.2. En die meeste van die driehoekige area word bedek deur die stapvloei van 4H-SiC, dit wil sê, die hele 3C-SiC-laag is volledig ingebed onder die 4H-SiC-laag. Slegs die groeistappe van 4H-SiC kan op die driehoekige defekoppervlak gesien word, maar hierdie stappe is baie groter as die konvensionele 4H-kristalgroeistappe.
(3) Driehoekige defekte met gladde oppervlak
Hierdie tipe driehoekige defek het 'n gladde oppervlakmorfologie, soos getoon in Figuur 4.3. Vir sulke driehoekige defekte word die 3C-SiC-laag bedek deur die trapsgewyse vloei van 4H-SiC, en die 4H-kristalvorm op die oppervlak word fyner en gladder.
Epitaksiale putdefekte
Epitaksiale putte (Pute) is een van die mees algemene oppervlakmorfologiedefekte, en hul tipiese oppervlakmorfologie en strukturele uiteensetting word in Figuur 4.4 getoon. Die ligging van die skroefdraadontwrigting (TD) korrosieputte wat na KOH-etsing op die agterkant van die toestel waargeneem is, stem duidelik ooreen met die ligging van die epitaksiale putte voor toestelvoorbereiding, wat aandui dat die vorming van epitaksiale putdefekte verband hou met skroefdraadontwrigtings.
worteldefekte
Worteldefekte is 'n algemene oppervlakdefek in 4H-SiC epitaksiale lae, en hul tipiese morfologie word in Figuur 4.5 getoon. Daar word berig dat die worteldefek gevorm word deur die kruising van Frankiese en prismatiese stapelverskuiwings wat op die basale vlak geleë is en deur trapvormige ontwrigtings verbind word. Daar is ook berig dat die vorming van worteldefekte verband hou met TSD in die substraat. Tsuchida H. et al. het bevind dat die digtheid van worteldefekte in die epitaksiale laag eweredig is aan die digtheid van TSD in die substraat. En deur die oppervlakmorfologiebeelde voor en na epitaksiale groei te vergelyk, kan gevind word dat alle waargenome worteldefekte ooreenstem met die TSD in die substraat. Wu H. et al. het Raman-verstrooiingstoetskarakterisering gebruik om te vind dat die worteldefekte nie die 3C-kristalvorm bevat het nie, maar slegs die 4H-SiC-politipe.
Effek van driehoekige defekte op MOSFET-toesteleienskappe
Figuur 4.7 is 'n histogram van die statistiese verspreiding van vyf eienskappe van 'n toestel wat driehoekige defekte bevat. Die blou stippellyn is die skeidslyn vir toesteleienskapdegradasie, en die rooi stippellyn is die skeidslyn vir toestelfaling. Vir toestelfaling het driehoekige defekte 'n groot impak, en die falingskoers is groter as 93%. Dit word hoofsaaklik toegeskryf aan die invloed van driehoekige defekte op die omgekeerde lekkasie-eienskappe van toestelle. Tot 93% van toestelle wat driehoekige defekte bevat, het 'n beduidende verhoogde omgekeerde lekkasie. Daarbenewens het die driehoekige defekte ook 'n ernstige impak op die hek-lekasie-eienskappe, met 'n degradasiekoers van 60%. Soos getoon in Tabel 4.2, is die impak van driehoekige defekte vir drempelspanningdegradasie en liggaamsdiode-eienskapdegradasie klein, en die degradasieverhoudings is onderskeidelik 26% en 33%. In terme van die veroorsaak van 'n toename in aan-weerstand, is die impak van driehoekige defekte swak, en die degradasieverhouding is ongeveer 33%.
Effek van epitaksiale putdefekte op MOSFET-toesteleienskappe
Figuur 4.8 is 'n histogram van die statistiese verspreiding van vyf eienskappe van 'n toestel wat epitaksiale putdefekte bevat. Die blou stippellyn is die skeidslyn vir toesteleienskapdegradasie, en die rooi stippellyn is die skeidslyn vir toestelfaling. Hieruit kan gesien word dat die aantal toestelle wat epitaksiale putdefekte in die SiC MOSFET-monster bevat, gelykstaande is aan die aantal toestelle wat driehoekige defekte bevat. Die impak van epitaksiale putdefekte op toesteleienskappe verskil van dié van driehoekige defekte. In terme van toestelfaling is die falingskoers van toestelle wat epitaksiale putdefekte bevat slegs 47%. In vergelyking met driehoekige defekte, is die impak van epitaksiale putdefekte op die omgekeerde lekkasie-eienskappe en heklekkasie-eienskappe van die toestel aansienlik verswak, met degradasieverhoudings van onderskeidelik 53% en 38%, soos getoon in Tabel 4.3. Aan die ander kant is die impak van epitaksiale putdefekte op drempelspanningseienskappe, liggaamsdiodegeleidingseienskappe en aan-weerstand groter as dié van driehoekige defekte, met die degradasieverhouding wat 38% bereik.
Oor die algemeen het twee morfologiese defekte, naamlik driehoeke en epitaksiale putte, 'n beduidende impak op die mislukking en kenmerkende agteruitgang van SiC MOSFET-toestelle. Die bestaan van driehoekige defekte is die noodlottigste, met 'n mislukkingskoers van so hoog as 93%, hoofsaaklik gemanifesteer as 'n beduidende toename in omgekeerde lekkasie van die toestel. Toestelle wat epitaksiale putdefekte bevat, het 'n laer mislukkingskoers van 47% gehad. Epitaksiale putdefekte het egter 'n groter impak op die toestel se drempelspanning, liggaamsdiodegeleidingseienskappe en aan-weerstand as driehoekige defekte.
Plasingstyd: 16 Apr-2024