Triangelu formako akatsa
Triangelu formako akatsak SiC geruza epitaxialetan gertatzen diren akats morfologiko hilgarrienak dira. Literatur txosten askok erakutsi dute triangelu formako akatsen eraketa 3C kristal formarekin lotuta dagoela. Hala ere, hazkuntza mekanismo desberdinak direla eta, geruza epitaxialaren gainazaleko triangelu formako akats askoren morfologia oso desberdina da. Gutxi gorabehera, mota hauetan bana daitezke:
(1) Goialdean partikula handiak dituzten akats triangeluarrak daude
Akats triangeluar mota honek partikula esferiko handi bat du goialdean, eta hori hazkuntza-prozesuan zehar objektuak erortzeak eragin dezake. Erpin honetatik beherantz gainazal zakarra duen eremu triangeluar txiki bat ikus daiteke. Hori gertatzen da epitaxial prozesuan zehar, bi 3C-SiC geruza desberdin bata bestearen atzetik sortzen direlako eremu triangeluarrean, eta lehenengo geruza interfazean nukleatzen da eta 4H-SiC urrats-fluxuaren bidez hazten da. Epitaxial geruzaren lodiera handitzen den heinean, 3C politipoaren bigarren geruza nukleatzen da eta zulo triangeluar txikiagoetan hazten da, baina 4H hazkuntza-urratsak ez du 3C politipoaren eremua guztiz estaltzen, 3C-SiC-ren V formako ildaska-eremua oraindik argi ikusten da.
(2) Goialdean partikula txikiak eta gainazal zakarra duten akatsak triangeluarrak daude.
Akats triangeluar mota honen erpinetako partikulak askoz txikiagoak dira, 4.2 irudian ikusten den bezala. Eta triangelu-eremuaren zatirik handiena 4H-SiC-ren urrats-fluxuak estaltzen du, hau da, 3C-SiC geruza osoa 4H-SiC geruzaren azpian txertatuta dago erabat. 4H-SiC-ren hazkuntza-urratsak bakarrik ikus daitezke akats triangeluarraren gainazalean, baina urrats hauek 4H kristalaren hazkuntza-urrats konbentzionalak baino askoz handiagoak dira.
(3) Gainazal leuneko akatsak triangeluarrak
Akats triangeluar mota honek gainazal leuneko morfologia du, 4.3 irudian ikusten den bezala. Akats triangeluar hauetan, 3C-SiC geruza 4H-SiC-ren mailakatze-fluxuak estaltzen du, eta gainazaleko 4H kristal-forma finagoa eta leunagoa bihurtzen da.
Epitaxial hobi akatsak
Epitaxial-zuloak (Pits) gainazaleko morfologia-akats ohikoenetako bat dira, eta haien gainazaleko morfologia tipikoa eta egitura-eskema 4.4 irudian ageri dira. Gailuaren atzealdean KOH grabatuaren ondoren ikusi diren hariztatze-dislokazio (TD) korrosio-zuloen kokapenak bat dator argi eta garbi gailua prestatu aurretik epitaxial-zuloen kokapenarekin, eta horrek adierazten du epitaxial-zuloen akatsen eraketa hariztatze-dislokazioekin lotuta dagoela.
azenario akatsak
Azenario-akatsak 4H-SiC geruza epitaxialetan ohikoak diren gainazaleko akatsak dira, eta haien morfologia tipikoa 4.5 irudian ageri da. Azenario-akatsa plano basalean kokatutako akats frankoniarrek eta prismatikoek osatzen duten pilaketa-failen elkarguneak sortzen duela jakinarazi da, mailakatu itxurako dislokazioek lotuta. Halaber, jakinarazi da azenario-akatsen eraketa substratuko TSD-arekin lotuta dagoela. Tsuchida H. et al.-ek aurkitu zuten geruza epitaxialean azenario-akatsen dentsitatea substratuko TSD-aren dentsitatearekin proportzionala dela. Eta hazkunde epitaxialaren aurretik eta ondoren gainazaleko morfologia-irudiak alderatuz, behatutako azenario-akats guztiak substratuko TSD-arekin bat datozela ikus daiteke. Wu H. et al.-ek Raman sakabanaketa-probaren karakterizazioa erabili zuten azenario-akatsek ez zutela 3C kristal-formarik, baizik eta 4H-SiC politipoa bakarrik.
Akats triangeluarren eragina MOSFET gailuen ezaugarrietan
4.7 irudia akats triangeluarrak dituen gailu baten bost ezaugarrien banaketa estatistikoaren histograma da. Puntu-lerro urdina gailuaren ezaugarrien degradazioaren zatiketa-lerroa da, eta puntu-lerro gorria gailuaren matxuraren zatiketa-lerroa. Gailuaren matxuren kasuan, akats triangeluarrek eragin handia dute, eta hutsegite-tasa % 93 baino handiagoa da. Hori batez ere akats triangeluarrek gailuen alderantzizko ihes-ezaugarrietan duten eraginari zor zaio. Akats triangeluarrak dituzten gailuen % 93 arte alderantzizko ihesa nabarmen handitu da. Horrez gain, akats triangeluarrek eragin larria dute atearen ihes-ezaugarrietan ere, % 60ko degradazio-tasarekin. 4.2 taulan erakusten den bezala, atalase-tentsioaren degradazioari eta gorputz-diodoaren ezaugarrien degradazioari dagokionez, akats triangeluarren eragina txikia da, eta degradazio-proportzioak % 26 eta % 33 dira, hurrenez hurren. Erresistentzia handitzeari dagokionez, akats triangeluarren eragina ahula da, eta degradazio-erlazioa % 33 ingurukoa da.
Epitaxial hobi akatsen eragina MOSFET gailuaren ezaugarrietan
4.8 irudia epitaxial zulo-akatsak dituen gailu baten bost ezaugarrien banaketa estatistikoaren histograma da. Puntu-lerro urdina gailuaren ezaugarrien degradazioaren zatiketa-lerroa da, eta puntu-lerro gorria gailuaren matxuraren zatiketa-lerroa. Hemendik ikus daiteke SiC MOSFET laginaren epitaxial zulo-akatsak dituzten gailuen kopurua akats triangeluarrak dituzten gailuen kopuruaren baliokidea dela. Epitaxial zulo-akatsek gailuaren ezaugarrietan duten eragina akats triangeluarrena baino desberdina da. Gailuaren matxurari dagokionez, epitaxial zulo-akatsak dituzten gailuen akats-tasa % 47koa baino ez da. Akats triangeluarrekin alderatuta, epitaxial zulo-akatsek gailuaren alderantzizko isurketa-ezaugarrietan eta ate-isurketa-ezaugarrietan duten eragina nabarmen ahuldu da, % 53 eta % 38ko degradazio-ratioekin, hurrenez hurren, 4.3 taulan erakusten den bezala. Bestalde, epitaxial zulo-akatsek atalase-tentsioaren ezaugarrietan, gorputz-diodoaren eroapen-ezaugarrietan eta erresistentzian duten eragina akats triangeluarrena baino handiagoa da, degradazio-ratioa % 38ra iritsiz.
Oro har, bi akats morfologikok, triangeluek eta zulo epitaxialek, eragin nabarmena dute SiC MOSFET gailuen akatsean eta degradazio karakteristikoan. Akats triangeluarren existentzia da larriena, % 93ko akats-tasarekin, batez ere gailuaren alderantzizko isurketaren igoera nabarmen gisa agertzen dena. Zulo epitaxialen akatsak zituzten gailuek % 47ko akats-tasa txikiagoa izan zuten. Hala ere, zulo epitaxialen akatsek eragin handiagoa dute gailuaren atalase-tentsioan, gorputz-diodoaren eroapen-ezaugarrietan eta erresistentzian akats triangeluarrek baino.
Argitaratze data: 2024ko apirilaren 16a