Diffyg trionglog
Diffygion trionglog yw'r diffygion morffolegol mwyaf angheuol mewn haenau epitacsial SiC. Mae nifer fawr o adroddiadau llenyddol wedi dangos bod ffurfio diffygion trionglog yn gysylltiedig â'r ffurf grisial 3C. Fodd bynnag, oherwydd gwahanol fecanweithiau twf, mae morffoleg llawer o ddiffygion trionglog ar wyneb yr haen epitacsial yn eithaf gwahanol. Gellir ei rannu'n fras i'r mathau canlynol:
(1) Mae diffygion trionglog gyda gronynnau mawr ar y brig
Mae gan y math hwn o ddiffyg trionglog ronyn sfferig mawr ar y brig, a allai fod wedi'i achosi gan wrthrychau'n cwympo yn ystod y broses dyfu. Gellir gweld ardal drionglog fach gydag arwyneb garw i lawr o'r fertig hwn. Mae hyn oherwydd y ffaith, yn ystod y broses epitacsial, bod dwy haen 3C-SiC wahanol yn cael eu ffurfio'n olynol yn yr ardal drionglog, ac mae'r haen gyntaf wedi'i niwcleo ar y rhyngwyneb ac yn tyfu trwy lif y cam 4H-SiC. Wrth i drwch yr haen epitacsial gynyddu, mae'r ail haen o bolyteip 3C yn niwcleo ac yn tyfu mewn pyllau trionglog llai, ond nid yw'r cam twf 4H yn gorchuddio'r ardal bolyteip 3C yn llwyr, gan wneud ardal rhigol siâp V 3C-SiC yn dal i fod yn weladwy'n glir.
(2) Mae gronynnau bach ar y brig a diffygion trionglog gydag arwyneb garw
Mae'r gronynnau ar fertigau'r math hwn o ddiffyg trionglog yn llawer llai, fel y dangosir yn Ffigur 4.2. Ac mae'r rhan fwyaf o'r ardal drionglog wedi'i gorchuddio gan lif cam 4H-SiC, hynny yw, mae'r haen 3C-SiC gyfan wedi'i hymgorffori'n llwyr o dan yr haen 4H-SiC. Dim ond camau twf 4H-SiC y gellir eu gweld ar wyneb y diffyg trionglog, ond mae'r camau hyn yn llawer mwy na'r camau twf crisial 4H confensiynol.
(3) Diffygion trionglog gydag arwyneb llyfn
Mae gan y math hwn o ddiffyg trionglog forffoleg arwyneb llyfn, fel y dangosir yn Ffigur 4.3. Ar gyfer diffygion trionglog o'r fath, mae'r haen 3C-SiC wedi'i gorchuddio gan lif cam 4H-SiC, ac mae ffurf grisial 4H ar yr wyneb yn tyfu'n fwy mân ac yn llyfnach.
Diffygion pwll epitacsial
Mae pyllau epitacsial (Pyllau) yn un o'r diffygion morffoleg arwyneb mwyaf cyffredin, a dangosir eu morffoleg arwyneb nodweddiadol a'u hamlinelliad strwythurol yn Ffigur 4.4. Mae lleoliad y pyllau cyrydiad dadleoliad edafu (TD) a welwyd ar ôl ysgythru KOH ar gefn y ddyfais yn cyfateb yn glir â lleoliad y pyllau epitacsial cyn paratoi'r ddyfais, sy'n dangos bod ffurfio diffygion pyllau epitacsial yn gysylltiedig â dadleoliadau edafu.
diffygion moron
Mae diffygion moron yn ddiffyg arwyneb cyffredin mewn haenau epitacsial 4H-SiC, a dangosir eu morffoleg nodweddiadol yn Ffigur 4.5. Adroddir bod y diffyg moron yn cael ei ffurfio gan groesffordd ffawtiau pentyrru Franconaidd a phrismaidd sydd wedi'u lleoli ar y plân gwaelodol sy'n gysylltiedig gan ddadleoliadau tebyg i risiau. Adroddwyd hefyd bod ffurfio diffygion moron yn gysylltiedig â TSD yn y swbstrad. Canfu Tsuchida H. et al. fod dwysedd diffygion moron yn yr haen epitacsial yn gymesur â dwysedd TSD yn y swbstrad. A thrwy gymharu'r delweddau morffoleg arwyneb cyn ac ar ôl twf epitacsial, gellir canfod bod yr holl ddiffygion moron a welwyd yn cyfateb i'r TSD yn y swbstrad. Defnyddiodd Wu H. et al. nodweddu prawf gwasgariad Raman i ganfod nad oedd y diffygion moron yn cynnwys y ffurf grisial 3C, ond dim ond y polyteip 4H-SiC.
Effaith diffygion trionglog ar nodweddion dyfeisiau MOSFET
Mae Ffigur 4.7 yn histogram o'r dosbarthiad ystadegol o bum nodwedd dyfais sy'n cynnwys diffygion trionglog. Y llinell ddotiog las yw'r llinell rannu ar gyfer dirywiad nodwedd dyfais, a'r llinell ddotiog goch yw'r llinell rannu ar gyfer methiant dyfais. Ar gyfer methiant dyfais, mae gan ddiffygion trionglog effaith fawr, ac mae'r gyfradd fethu yn fwy na 93%. Priodolir hyn yn bennaf i ddylanwad diffygion trionglog ar nodweddion gollyngiad gwrthdro dyfeisiau. Mae hyd at 93% o ddyfeisiau sy'n cynnwys diffygion trionglog wedi cynyddu gollyngiad gwrthdro yn sylweddol. Yn ogystal, mae gan y diffygion trionglog effaith ddifrifol hefyd ar nodweddion gollyngiad y giât, gyda chyfradd diraddio o 60%. Fel y dangosir yn Nhabl 4.2, ar gyfer dirywiad foltedd trothwy a dirywiad nodwedd deuod corff, mae effaith diffygion trionglog yn fach, ac mae'r cyfrannau diraddio yn 26% a 33% yn y drefn honno. O ran achosi cynnydd mewn gwrthiant ymlaen, mae effaith diffygion trionglog yn wan, ac mae'r gymhareb diraddio tua 33%.
Effaith diffygion pwll epitacsial ar nodweddion dyfeisiau MOSFET
Mae Ffigur 4.8 yn histogram o'r dosbarthiad ystadegol o bum nodwedd dyfais sy'n cynnwys diffygion pwll epitacsial. Y llinell ddotiog las yw'r llinell rannu ar gyfer dirywiad nodwedd dyfais, a'r llinell ddotiog goch yw'r llinell rannu ar gyfer methiant dyfais. Gellir gweld o hyn fod nifer y dyfeisiau sy'n cynnwys diffygion pwll epitacsial yn y sampl SiC MOSFET yn cyfateb i nifer y dyfeisiau sy'n cynnwys diffygion trionglog. Mae effaith diffygion pwll epitacsial ar nodweddion dyfais yn wahanol i effaith diffygion trionglog. O ran methiant dyfais, dim ond 47% yw cyfradd methiant dyfeisiau sy'n cynnwys diffygion pwll epitacsial. O'i gymharu â diffygion trionglog, mae effaith diffygion pwll epitacsial ar nodweddion gollyngiad gwrthdro a nodweddion gollyngiad giât y ddyfais wedi'i gwanhau'n sylweddol, gyda chymhareb diraddio o 53% a 38% yn y drefn honno, fel y dangosir yn Nhabl 4.3. Ar y llaw arall, mae effaith diffygion pwll epitacsial ar nodweddion foltedd trothwy, nodweddion dargludiad deuod corff a gwrthiant ymlaen yn fwy na effaith diffygion trionglog, gyda'r gymhareb diraddio yn cyrraedd 38%.
Yn gyffredinol, mae dau ddiffyg morffolegol, sef trionglau a phyllau epitacsial, yn cael effaith sylweddol ar fethiant a dirywiad nodweddiadol dyfeisiau SiC MOSFET. Bodolaeth diffygion trionglog yw'r mwyaf angheuol, gyda chyfradd fethu mor uchel â 93%, a amlygir yn bennaf fel cynnydd sylweddol mewn gollyngiad gwrthdro'r ddyfais. Roedd gan ddyfeisiau sy'n cynnwys diffygion pwll epitacsial gyfradd fethu is o 47%. Fodd bynnag, mae gan ddiffygion pwll epitacsial effaith fwy ar foltedd trothwy'r ddyfais, nodweddion dargludiad y deuod corff a gwrthiant ymlaen na diffygion trionglog.
Amser postio: 16 Ebrill 2024