Трохкутны дэфект
Трохкутныя дэфекты з'яўляюцца найбольш фатальнымі марфалагічнымі дэфектамі ў эпітаксіяльных пластах SiC. Вялікая колькасць літаратурных паведамленняў паказвае, што ўтварэнне трохкутных дэфектаў звязана з крышталічнай формай 3C. Аднак з-за розных механізмаў росту марфалогія многіх трохкутных дэфектаў на паверхні эпітаксіяльнага пласта даволі адрозніваецца. Яе можна ўмоўна падзяліць на наступныя тыпы:
(1) Ёсць трохкутныя дэфекты з буйнымі часціцамі ўверсе
Гэты тып трохкутнага дэфекту мае вялікую сферычную часціцу ўверсе, якая можа быць выклікана падзеннем прадметаў падчас працэсу росту. Невялікую трохкутную вобласць з шурпатай паверхняй можна назіраць уніз ад гэтай вяршыні. Гэта звязана з тым, што падчас эпітаксіяльнага працэсу ў трохкутнай вобласці паслядоўна ўтвараюцца два розныя пласты 3C-SiC, з якіх першы пласт зараджаецца на мяжы падзелу і расце праз ступеньчаты паток 4H-SiC. Па меры павелічэння таўшчыні эпітаксіяльнага пласта другі пласт політыпу 3C зараджаецца і расце ў меншых трохкутных паглыбленнях, але ступень росту 4H не цалкам пакрывае вобласць політыпу 3C, што робіць V-вобразную вобласць канаўкі 3C-SiC усё яшчэ выразна бачнай.
(2) Уверсе ёсць дробныя часціцы і трохкутныя дэфекты з шурпатай паверхняй
Часціцы ў вяршынях гэтага тыпу трохкутнага дэфекту значна меншыя, як паказана на малюнку 4.2. І большая частка трохкутнай плошчы пакрыта ступеньчатым патокам 4H-SiC, гэта значыць увесь пласт 3C-SiC цалкам убудаваны пад пласт 4H-SiC. На паверхні трохкутнага дэфекту бачныя толькі ступені росту 4H-SiC, але гэтыя ступені значна большыя, чым звычайныя ступені росту крышталяў 4H.
(3) Трохкутныя дэфекты з гладкай паверхняй
Гэты тып трохкутнага дэфекту мае гладкую паверхневую марфалогію, як паказана на малюнку 4.3. Пры такіх трохкутных дэфектах пласт 3C-SiC пакрываецца ступеністым патокам 4H-SiC, і крышталічная форма 4H на паверхні становіцца больш дробнай і гладкай.
Эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты
Эпітаксіяльныя ямкі (Піты) з'яўляюцца аднымі з найбольш распаўсюджаных дэфектаў паверхневай марфалогіі, а іх тыповая паверхневая марфалогія і структурныя абрысы паказаны на малюнку 4.4. Размяшчэнне каразійных ямак разьбовага тыпу (TD), якія назіраюцца пасля травлення KOH на задняй панэлі прылады, выразна адпавядае размяшчэнню эпітаксіяльных ямак перад падрыхтоўкай прылады, што сведчыць аб тым, што ўтварэнне дэфектаў эпітаксіяльных ямак звязана з разьбовымі дыслакацыямі.
дэфекты морквы
Дэфекты морквы з'яўляюцца распаўсюджаным паверхневым дэфектам у эпітаксіяльных пластах 4H-SiC, і іх тыповая марфалогія паказана на малюнку 4.5. Паведамляецца, што дэфект морквы ўтвараецца ў выніку перасячэння франконскіх і прызматычных дэфектаў кладкі, размешчаных на базальнай плоскасці, злучаных ступеністымі дыслакацыямі. Таксама паведамлялася, што ўтварэнне дэфектаў морквы звязана з дэфектамі рассейвання паветра (ДРВ) у падкладцы. Цучыда Х. і інш. выявілі, што шчыльнасць дэфектаў морквы ў эпітаксіяльным пласце прапарцыйная шчыльнасці ДРВ у падкладцы. Параўноўваючы выявы паверхневай марфалогіі да і пасля эпітаксіяльнага росту, можна выявіць, што ўсе назіраныя дэфекты морквы адпавядаюць ДРВ у падкладцы. Ву Х. і інш. выкарысталі характарыстыку тэсту камбінацыйнага рассейвання, каб выявіць, што дэфекты морквы не ўтрымлівалі крышталічную форму 3C, а толькі політып 4H-SiC.
Уплыў трохвугольных дэфектаў на характарыстыкі MOSFET-прылад
На малюнку 4.7 паказана гістаграма статыстычнага размеркавання пяці характарыстык прылады, якая змяшчае трохкутныя дэфекты. Сіняя пункцірная лінія — гэта лінія падзелу для пагаршэння характарыстык прылады, а чырвоная пункцірная лінія — лінія падзелу для адмовы прылады. Пры парушэнні прылады трохкутныя дэфекты маюць вялікі ўплыў, а частата адмоваў перавышае 93%. Гэта ў асноўным звязана з уплывам трохкутных дэфектаў на характарыстыкі зваротнай уцечкі прылад. Да 93% прылад, якія змяшчаюць трохкутныя дэфекты, маюць значна павялічаную зваротную ўцечку. Акрамя таго, трохкутныя дэфекты таксама аказваюць сур'ёзны ўплыў на характарыстыкі ўцечкі затвора, з частатой пагаршэння 60%. Як паказана ў табліцы 4.2, пры пагаршэнні парогавага напружання і пагаршэнні характарыстык корпуснага дыёда ўплыў трохкутных дэфектаў невялікі, а доля пагаршэння складае 26% і 33% адпаведна. Што тычыцца павелічэння супраціўлення ва ўключаным стане, уплыў трохкутных дэфектаў слабы, а каэфіцыент пагаршэння складае каля 33%.
Уплыў эпітаксіяльных ямкавых дэфектаў на характарыстыкі MOSFET-прылад
На малюнку 4.8 паказана гістаграма статыстычнага размеркавання пяці характарыстык прылады, якая змяшчае эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты. Сіняя пункцірная лінія — гэта лінія падзелу для пагаршэння характарыстык прылады, а чырвоная пункцірная лінія — лінія падзелу для адмовы прылады. З гэтага відаць, што колькасць прылад, якія змяшчаюць эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты, ва ўзоры SiC MOSFET эквівалентная колькасці прылад, якія змяшчаюць трохкутныя дэфекты. Уплыў эпітаксіяльных ямкавых дэфектаў на характарыстыкі прылады адрозніваецца ад уплыву трохкутных дэфектаў. Што тычыцца адмоваў прылады, то частата адмоваў прылад, якія змяшчаюць эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты, складае толькі 47%. У параўнанні з трохкутнымі дэфектамі, уплыў эпітаксіяльных ямкавых дэфектаў на характарыстыкі зваротнай уцечкі і характарыстыкі ўцечкі затвора прылады значна аслаблены, з каэфіцыентамі пагаршэння 53% і 38% адпаведна, як паказана ў табліцы 4.3. З іншага боку, уплыў эпітаксіяльных ямкавых дэфектаў на характарыстыкі парогавага напружання, характарыстыкі праводнасці корпуснага дыёда і супраціўленне ўключанага рэжыму большы, чым у трохкутных дэфектаў, з каэфіцыентам пагаршэння 38%.
У цэлым, два марфалагічныя дэфекты, а менавіта трохвугольныя і эпітаксіяльныя ямкі, аказваюць значны ўплыў на паломкі і дэградацыю характарыстык прылад SiC MOSFET. Існаванне трохвугольных дэфектаў з'яўляецца найбольш фатальным, з узроўнем паломак да 93%, што ў асноўным праяўляецца ў значным павелічэнні зваротнай уцечкі прылады. Прылады з эпітаксіяльнымі ямкавымі дэфектамі мелі меншы ўзровень паломак - 47%. Аднак эпітаксіяльныя ямкавыя дэфекты аказваюць большы ўплыў на парогавае напружанне прылады, характарыстыкі праводнасці корпуснага дыёда і супраціўленне ўключанага стану, чым трохвугольныя дэфекты.
Час публікацыі: 16 красавіка 2024 г.