Difettu triangulare
I difetti triangulari sò i difetti morfologichi i più fatali in i strati epitassiali di SiC. Un gran numeru di rapporti di letteratura anu dimustratu chì a furmazione di difetti triangulari hè ligata à a forma cristallina 3C. Tuttavia, per via di diversi meccanismi di crescita, a morfologia di parechji difetti triangulari nantu à a superficia di u stratu epitassiale hè abbastanza diversa. Pò esse divisa grossolanamente in i seguenti tipi:
(1) Ci sò difetti triangulari cù particelle grosse in cima
Stu tipu di difettu triangulare hà una grande particella sferica in cima, chì pò esse causata da oggetti chì cascanu durante u prucessu di crescita. Una piccula zona triangulare cù una superficia ruvida pò esse osservata versu u bassu da questu vertice. Questu hè duvutu à u fattu chì durante u prucessu epitaxiale, dui strati 3C-SiC diversi sò furmati successivamente in a zona triangulare, di i quali u primu stratu hè nucleatu à l'interfaccia è cresce attraversu u flussu di passi 4H-SiC. Mentre u spessore di u stratu epitaxiale aumenta, u secondu stratu di politipu 3C si nuclea è cresce in fosse triangulari più chjuche, ma u passu di crescita 4H ùn copre micca cumpletamente a zona di politipu 3C, rendendu a zona di scanalatura in forma di V di 3C-SiC sempre chjaramente visibile.
(2) Ci sò piccule particelle in cima è difetti triangulari cù una superficia ruvida
E particelle à i vertici di stu tipu di difettu triangulare sò assai più chjuche, cum'è mostratu in a Figura 4.2. È a maiò parte di l'area triangulare hè cuperta da u flussu à passi di 4H-SiC, vale à dì, tuttu u stratu 3C-SiC hè cumpletamente incrustatu sottu à u stratu 4H-SiC. Solu i passi di crescita di 4H-SiC ponu esse visti nantu à a superficia di u difettu triangulare, ma questi passi sò assai più grandi di i passi di crescita di cristalli 4H cunvinziunali.
(3) Difetti triangulari cù una superficia liscia
Stu tipu di difettu triangulare hà una morfologia di superficia liscia, cum'è mostratu in a Figura 4.3. Per tali difetti triangulari, u stratu 3C-SiC hè cupertu da u flussu à gradini di 4H-SiC, è a forma cristallina 4H nantu à a superficia diventa più fina è più liscia.
Difetti di fossa epitassiale
I pozzi epitassiali (Pits) sò unu di i difetti di morfologia superficiale i più cumuni, è a so morfologia superficiale tipica è u contornu strutturale sò mostrati in a Figura 4.4. A situazione di i pozzi di corrosione di dislocazione di filettatura (TD) osservati dopu l'incisione KOH nantu à u spinu di u dispusitivu hà una chiara currispundenza cù a situazione di i pozzi epitassiali prima di a preparazione di u dispusitivu, ciò chì indica chì a furmazione di difetti di pozzi epitassiali hè ligata à e dislocazioni di filettatura.
difetti di carota
I difetti di carota sò un difettu di superficia cumunu in i strati epitassiali 4H-SiC, è a so morfologia tipica hè mostrata in a Figura 4.5. U difettu di carota hè statu signalatu cum'è furmatu da l'intersezzione di faglie di impilamentu franconiane è prismatiche situate nantu à u pianu basale cunnesse da dislocazioni à gradini. Hè statu ancu signalatu chì a furmazione di difetti di carota hè ligata à TSD in u sustratu. Tsuchida H. et al. anu trovu chì a densità di difetti di carota in u stratu epitassiale hè proporzionale à a densità di TSD in u sustratu. È paragunendu l'imaghjini di morfologia superficiale prima è dopu a crescita epitassiale, tutti i difetti di carota osservati ponu esse truvati currispondenti à u TSD in u sustratu. Wu H. et al. anu utilizatu a caratterizazione di u test di scattering Raman per truvà chì i difetti di carota ùn cuntenenu micca a forma cristallina 3C, ma solu u politipu 4H-SiC.
Effettu di i difetti triangulari nantu à e caratteristiche di i dispositivi MOSFET
A figura 4.7 hè un istogramma di a distribuzione statistica di cinque caratteristiche di un dispositivu chì cuntene difetti triangulari. A linea punteggiata blu hè a linea di divisione per a degradazione di e caratteristiche di u dispositivu, è a linea punteggiata rossa hè a linea di divisione per u guastu di u dispositivu. Per u guastu di u dispositivu, i difetti triangulari anu un grande impattu, è u tassu di guastu hè più grande di 93%. Questu hè principalmente attribuitu à l'influenza di i difetti triangulari nantu à e caratteristiche di perdita inversa di i dispositi. Finu à u 93% di i dispositi chì cuntenenu difetti triangulari anu una perdita inversa significativamente aumentata. Inoltre, i difetti triangulari anu ancu un impattu seriu nantu à e caratteristiche di perdita di a porta, cù un tassu di degradazione di u 60%. Cum'è mostratu in a Tabella 4.2, per a degradazione di a tensione di soglia è a degradazione di e caratteristiche di u diodu di u corpu, l'impattu di i difetti triangulari hè chjucu, è e proporzioni di degradazione sò rispettivamente di 26% è 33%. In termini di causà un aumentu di a resistenza, l'impattu di i difetti triangulari hè debule, è u rapportu di degradazione hè di circa 33%.
Effettu di i difetti di pit epitaxiali nantu à e caratteristiche di i dispositivi MOSFET
A Figura 4.8 hè un istogramma di a distribuzione statistica di cinque caratteristiche di un dispositivu chì cuntene difetti di pit epitaxiali. A linea punteggiata blu hè a linea di divisione per a degradazione di e caratteristiche di u dispositivu, è a linea punteggiata rossa hè a linea di divisione per u fallimentu di u dispositivu. Si pò vede da questu chì u numeru di dispositivi chì cuntenenu difetti di pit epitaxiali in u campione SiC MOSFET hè equivalente à u numeru di dispositivi chì cuntenenu difetti triangulari. L'impattu di i difetti di pit epitaxiali nantu à e caratteristiche di u dispositivu hè diversu da quellu di i difetti triangulari. In termini di fallimentu di u dispositivu, u tassu di fallimentu di i dispositivi chì cuntenenu difetti di pit epitaxiali hè solu di u 47%. In paragone cù i difetti triangulari, l'impattu di i difetti di pit epitaxiali nantu à e caratteristiche di perdita inversa è e caratteristiche di perdita di porta di u dispositivu hè significativamente indebulitu, cù rapporti di degradazione di 53% è 38% rispettivamente, cum'è mostratu in a Tabella 4.3. D’altronde, l'impattu di i difetti di pit epitaxiali nantu à e caratteristiche di a tensione di soglia, e caratteristiche di conduzione di u diodu di u corpu è a resistenza hè più grande di quellu di i difetti triangulari, cù u rapportu di degradazione chì righjunghje u 38%.
In generale, dui difetti morfologichi, vale à dì i trianguli è i pit epitaxiali, anu un impattu significativu nantu à u fallimentu è a degradazione caratteristica di i dispositivi MOSFET SiC. L'esistenza di difetti triangulari hè a più fatale, cù un tassu di fallimentu finu à u 93%, manifestatu principalmente cum'è un aumentu significativu di a perdita inversa di u dispositivu. I dispositivi chì cuntenenu difetti di pit epitaxiali anu avutu un tassu di fallimentu più bassu di u 47%. Tuttavia, i difetti di pit epitaxiali anu un impattu più grande nantu à a tensione di soglia di u dispositivu, e caratteristiche di conduzione di u diodu di u corpu è a resistenza à l'attivazione chè i difetti triangulari.
Data di publicazione: 16 d'aprile 2024