Üçbucaqlı qüsur
Üçbucaqlı qüsurlar SiC epitaksial təbəqələrində ən ölümcül morfoloji qüsurlardır. Çox sayda ədəbiyyat hesabatı göstərir ki, üçbucaqlı qüsurların əmələ gəlməsi 3C kristal forması ilə əlaqəlidir. Lakin, fərqli böyümə mexanizmlərinə görə, epitaksial təbəqənin səthindəki bir çox üçbucaqlı qüsurların morfologiyası olduqca fərqlidir. Onu təxminən aşağıdakı növlərə bölmək olar:
(1) Üst hissəsində böyük hissəciklər olan üçbucaqlı qüsurlar var
Bu tip üçbucaqlı qüsurun yuxarı hissəsində böyük bir sferik hissəcik var və bu, böyümə prosesi zamanı düşən cisimlər nəticəsində yarana bilər. Bu təpədən aşağıya doğru kobud səthli kiçik bir üçbucaqlı sahə müşahidə edilə bilər. Bu, epitaksial proses zamanı üçbucaqlı sahədə ardıcıl olaraq iki fərqli 3C-SiC təbəqəsinin əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır ki, bunlardan birinci təbəqə sərhəddə nüvələnir və 4H-SiC pillə axını vasitəsilə böyüyür. Epitaksial təbəqənin qalınlığı artdıqca, 3C politipinin ikinci təbəqəsi nüvələşir və daha kiçik üçbucaqlı çuxurlarda böyüyür, lakin 4H böyümə pilləsi 3C politip sahəsini tamamilə örtmür və 3C-SiC-nin V formalı yiv sahəsini hələ də aydın görünür.
(2) Üst tərəfində kiçik hissəciklər və kobud səthli üçbucaqlı qüsurlar var
Şəkil 4.2-də göstərildiyi kimi, bu tip üçbucaqlı qüsurun təpələrindəki hissəciklər daha kiçikdir. Üçbucaqlı sahənin böyük hissəsi 4H-SiC-nin pilləli axını ilə örtülmüşdür, yəni bütün 3C-SiC təbəqəsi tamamilə 4H-SiC təbəqəsinin altına yerləşdirilmişdir. Üçbucaqlı qüsur səthində yalnız 4H-SiC-nin böyümə addımları görünə bilər, lakin bu addımlar ənənəvi 4H kristal böyümə addımlarından daha böyükdür.
(3) Hamar səthli üçbucaqlı qüsurlar
Şəkil 4.3-də göstərildiyi kimi, bu tip üçbucaqlı qüsur hamar səth morfologiyasına malikdir. Belə üçbucaqlı qüsurlar üçün 3C-SiC təbəqəsi 4H-SiC-nin pilləli axını ilə örtülür və səthdəki 4H kristal forması daha incə və hamar olur.
Epitaksial çuxur qüsurları
Epitaksial çuxurlar (Çuxurlar) ən çox yayılmış səth morfologiyası qüsurlarından biridir və onların tipik səth morfologiyası və struktur konturları Şəkil 4.4-də göstərilmişdir. Cihazın arxa tərəfində KOH aşındırmasından sonra müşahidə edilən yivli dislokasiya (TD) korroziya çuxurlarının yeri cihazın hazırlanmasından əvvəl epitaksial çuxurların yeri ilə aydın şəkildə uyğun gəlir ki, bu da epitaksial çuxur qüsurlarının əmələ gəlməsinin yivli dislokasiyalarla əlaqəli olduğunu göstərir.
yerkökü qüsurları
Yerkökü qüsurları 4H-SiC epitaksial təbəqələrində geniş yayılmış səth qüsurudur və onların tipik morfologiyası Şəkil 4.5-də göstərilmişdir. Yerkökü qüsurunun pilləli dislokasiyalarla birləşdirilmiş bazal müstəvidə yerləşən Frankon və prizmatik yığılma qüsurlarının kəsişməsi ilə əmələ gəldiyi bildirilir. Həmçinin yerkökü qüsurlarının əmələ gəlməsinin substratdakı TSD ilə əlaqəli olduğu bildirilmişdir. Tsuchida H. və digərləri epitaksial təbəqədəki yerkökü qüsurlarının sıxlığının substratdakı TSD sıxlığına mütənasib olduğunu aşkar etdilər. Epitaksial böyümədən əvvəl və sonra səth morfologiyası şəkillərini müqayisə etməklə müşahidə edilən bütün yerkökü qüsurlarının substratdakı TSD ilə uyğun gəldiyini aşkar etmək olar. Wu H. və digərləri Raman səpələnmə testinin xarakteristikasından istifadə edərək yerkökü qüsurlarının 3C kristal formasını deyil, yalnız 4H-SiC politipini ehtiva etdiyini aşkar etdilər.
Üçbucaqlı qüsurların MOSFET cihaz xüsusiyyətlərinə təsiri
Şəkil 4.7, üçbucaqlı qüsurları olan cihazın beş xüsusiyyətinin statistik paylanmasının histoqramıdır. Mavi nöqtəli xətt cihazın xarakteristikasının pozulmasını, qırmızı nöqtəli xətt isə cihazın nasazlığını ayıran xəttdir. Cihazın nasazlığı üçün üçbucaqlı qüsurlar böyük təsir göstərir və nasazlıq nisbəti 93%-dən çoxdur. Bu, əsasən üçbucaqlı qüsurların cihazların tərs sızma xüsusiyyətlərinə təsiri ilə əlaqələndirilir. Üçbucaqlı qüsurları olan cihazların 93%-ə qədərində tərs sızma əhəmiyyətli dərəcədə artmışdır. Bundan əlavə, üçbucaqlı qüsurlar da qapı sızma xüsusiyyətlərinə ciddi təsir göstərir və 60% nasazlıq nisbəti ilə. Cədvəl 4.2-də göstərildiyi kimi, eşik gərginliyinin pozulması və gövdə diodunun xarakteristikasının pozulması üçün üçbucaqlı qüsurların təsiri azdır və nasazlıq nisbətləri müvafiq olaraq 26% və 33% təşkil edir. Müqavimətin artmasına səbəb olmaq baxımından üçbucaqlı qüsurların təsiri zəifdir və nasazlıq nisbəti təxminən 33% -dir.
Epitaksial çuxur qüsurlarının MOSFET cihaz xüsusiyyətlərinə təsiri
Şəkil 4.8, epitaksial çuxur qüsurlarını ehtiva edən cihazın beş xüsusiyyətinin statistik paylanmasının histoqramıdır. Mavi nöqtəli xətt cihazın xarakterik deqradasiyası üçün ayırıcı xətt, qırmızı nöqtəli xətt isə cihazın nasazlığı üçün ayırıcı xəttdir. Buradan göründüyü kimi, SiC MOSFET nümunəsində epitaksial çuxur qüsurlarını ehtiva edən cihazların sayı üçbucaqlı qüsurları ehtiva edən cihazların sayına bərabərdir. Epitaksial çuxur qüsurlarının cihaz xüsusiyyətlərinə təsiri üçbucaqlı qüsurlardan fərqlidir. Cihazın nasazlığı baxımından, epitaksial çuxur qüsurlarını ehtiva edən cihazların nasazlıq nisbəti cəmi 47% -dir. Üçbucaqlı qüsurlarla müqayisədə, epitaksial çuxur qüsurlarının cihazın tərs sızma xüsusiyyətlərinə və qapı sızma xüsusiyyətlərinə təsiri əhəmiyyətli dərəcədə zəifləyib, deqradasiya nisbəti Cədvəl 4.3-də göstərildiyi kimi müvafiq olaraq 53% və 38% təşkil edir. Digər tərəfdən, epitaksial çuxur qüsurlarının eşik gərginlik xüsusiyyətlərinə, gövdə diod keçiricilik xüsusiyyətlərinə və müqavimətə təsiri üçbucaqlı qüsurlardan daha böyükdür və deqradasiya nisbəti 38%-ə çatır.
Ümumiyyətlə, iki morfoloji qüsur, yəni üçbucaqlar və epitaksial çuxurlar, SiC MOSFET cihazlarının sıradan çıxmasına və xarakterik deqradasiyasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Üçbucaqlı qüsurların mövcudluğu ən ölümcüldür, sıradan çıxma nisbəti 93%-ə qədər yüksəlir və əsasən cihazın tərs sızmasında əhəmiyyətli dərəcədə artım kimi özünü göstərir. Epitaksial çuxur qüsurları olan cihazların sıradan çıxma nisbəti 47%-ə bərabər idi. Lakin, epitaksial çuxur qüsurları cihazın eşik gərginliyinə, gövdə diodunun keçiricilik xüsusiyyətlərinə və müqavimətinə üçbucaqlı qüsurlardan daha çox təsir göstərir.
Yazı vaxtı: 16 aprel 2024