Trijehoekich defekt
Trijehoekige defekten binne de meast fatale morfologyske defekten yn SiC-epitaksiale lagen. In grut oantal literatuerrapporten hawwe oantoand dat de foarming fan trijehoekige defekten relatearre is oan de 3C-kristalfoarm. Fanwegen ferskillende groeimeganismen is de morfology fan in protte trijehoekige defekten op it oerflak fan 'e epitaksiale laach lykwols frij oars. It kin rûchwei wurde ferdield yn 'e folgjende typen:
(1) Der binne trijehoekige defekten mei grutte dieltsjes oan 'e boppekant
Dit type trijehoekige defekt hat in grut sferysk dieltsje oan 'e boppekant, dat feroarsake wurde kin troch fallende objekten tidens it groeiproses. In lyts trijehoekich gebiet mei in rûch oerflak kin fan dizze hoeke nei ûnderen waarnommen wurde. Dit komt troch it feit dat tidens it epitaksiale proses twa ferskillende 3C-SiC-lagen efterinoar foarme wurde yn it trijehoekige gebiet, wêrfan de earste laach by de ynterface kearnfoarmich is en groeit troch de 4H-SiC-stapstream. As de dikte fan 'e epitaksiale laach tanimt, kearnfoarmich is de twadde laach fan 3C-polytype en groeit yn lytsere trijehoekige putten, mar de 4H-groeistap bedekt it 3C-polytypegebiet net folslein, wêrtroch it V-foarmige groefgebiet fan 3C-SiC noch dúdlik sichtber is.
(2) Der binne lytse dieltsjes oan 'e boppekant en trijehoekige defekten mei in rûch oerflak
De dieltsjes oan 'e hoekpunten fan dit type trijehoekige defekt binne folle lytser, lykas te sjen is yn figuer 4.2. En it measte fan it trijehoekige gebiet wurdt bedekt troch de stapstream fan 4H-SiC, dat wol sizze, de hiele 3C-SiC-laach is folslein ynbêde ûnder de 4H-SiC-laach. Allinnich de groeistappen fan 4H-SiC binne te sjen op it trijehoekige defektoerflak, mar dizze stappen binne folle grutter as de konvinsjonele 4H-kristalgroeistappen.
(3) Trijehoekige defekten mei glêd oerflak
Dit type trijehoekige defekt hat in glêde oerflakmorfology, lykas te sjen is yn figuer 4.3. By sokke trijehoekige defekten wurdt de 3C-SiC-laach bedekt troch de stapstream fan 4H-SiC, en de 4H-kristalfoarm op it oerflak wurdt finer en glêder.
Epitaksiale putdefekten
Epitaksiale putten (Pits) binne ien fan 'e meast foarkommende oerflakmorfologyske defekten, en har typyske oerflakmorfology en strukturele omtrek wurde werjûn yn figuer 4.4. De lokaasje fan 'e korrosjeputten fan triedûntwrichtingen (TD) dy't waarnommen binne nei KOH-etsen op 'e efterkant fan it apparaat hat in dúdlike oerienkomst mei de lokaasje fan 'e epitaksiale putten foar de tarieding fan it apparaat, wat oanjout dat de foarming fan epitaksiale putdefekten relatearre is oan triedûntwrichtingen.
woarteldefekten
Woarteldefekten binne in gewoan oerflakdefekt yn 4H-SiC epitaksiale lagen, en har typyske morfology wurdt werjûn yn figuer 4.5. It woarteldefekt wurdt rapportearre te ûntstean troch de krusing fan Frankyske en prismatyske stapelfouten dy't lizze op it basale flak en ferbûn binne troch stapfoarmige dislokaasjes. Der is ek rapportearre dat de foarming fan woarteldefekten relatearre is oan TSD yn it substraat. Tsuchida H. et al. fûnen dat de tichtheid fan woarteldefekten yn 'e epitaksiale laach evenredich is mei de tichtheid fan TSD yn it substraat. En troch de oerflakmorfologyôfbyldings foar en nei epitaksiale groei te fergelykjen, kinne alle waarnommen woarteldefekten oerienkomme mei de TSD yn it substraat. Wu H. et al. brûkten Raman-ferspriedingstestkarakterisaasje om te finen dat de woarteldefekten net de 3C-kristalfoarm befette, mar allinich it 4H-SiC polytype.
Effekt fan trijehoekige defekten op MOSFET-apparaatkarakteristiken
Figuer 4.7 is in histogram fan 'e statistyske ferdieling fan fiif skaaimerken fan in apparaat mei trijehoekige defekten. De blauwe stippele line is de skiedingsline foar degradaasje fan apparaatkarakteristiken, en de reade stippele line is de skiedingsline foar apparaatfalen. Foar apparaatfalen hawwe trijehoekige defekten in grutte ynfloed, en it falingspersintaazje is grutter as 93%. Dit wurdt benammen taskreaun oan 'e ynfloed fan trijehoekige defekten op 'e omkearde lekkage-karakteristiken fan apparaten. Oant 93% fan 'e apparaten mei trijehoekige defekten hawwe in signifikant ferhege omkearde lekkage. Derneist hawwe de trijehoekige defekten ek in serieuze ynfloed op 'e gate-lekkage-karakteristiken, mei in degradaasjepersintaazje fan 60%. Lykas te sjen is yn tabel 4.2, is foar drompelspanningsdegradaasje en lichemsdiode-karakteristikdegradaasje, de ynfloed fan trijehoekige defekten lyts, en de degradaasjeferhâldingen binne respektivelik 26% en 33%. Wat it feroarsaakjen fan in tanimming fan oan-wjerstân oanbelanget, is de ynfloed fan trijehoekige defekten swak, en de degradaasjeferhâlding is sawat 33%.
Effekt fan epitaksiale putdefekten op MOSFET-apparaatkarakteristiken
Figuer 4.8 is in histogram fan 'e statistyske ferdieling fan fiif skaaimerken fan in apparaat mei epitaksiale putdefekten. De blauwe stippele line is de skiedingsline foar degradaasje fan it apparaatkarakteristikum, en de reade stippele line is de skiedingsline foar apparaatfalen. Hjirút kin sjoen wurde dat it oantal apparaten mei epitaksiale putdefekten yn it SiC MOSFET-sample lykweardich is oan it oantal apparaten mei trijehoekige defekten. De ynfloed fan epitaksiale putdefekten op apparaatkarakteristiken is oars as dy fan trijehoekige defekten. Wat apparaatfalen oanbelanget, is it falingspersintaazje fan apparaten mei epitaksiale putdefekten mar 47%. Yn ferliking mei trijehoekige defekten is de ynfloed fan epitaksiale putdefekten op 'e reverse leakage-karakteristiken en gate leakage-karakteristiken fan it apparaat signifikant ferswakke, mei degradaasjeferhâldingen fan respektivelik 53% en 38%, lykas werjûn yn tabel 4.3. Oan 'e oare kant is de ynfloed fan epitaksiale putdefekten op drompelspanningskarakteristiken, lichemsdiode-geliedingskarakteristiken en oan-wjerstân grutter as dy fan trijehoekige defekten, mei in degradaasjeferhâlding fan 38%.
Yn 't algemien hawwe twa morfologyske defekten, nammentlik trijehoeken en epitaksiale putten, in wichtige ynfloed op it falen en de karakteristike degradaasje fan SiC MOSFET-apparaten. It bestean fan trijehoekige defekten is it meast fataal, mei in falingssifer fan wol 93%, benammen manifestearre as in wichtige tanimming fan omkearde lekkage fan it apparaat. Apparaten mei epitaksiale putdefekten hienen in legere falingssifer fan 47%. Epitaksiale putdefekten hawwe lykwols in gruttere ynfloed op 'e drompelspanning fan it apparaat, de geliedingskarakteristiken fan 'e lichemsdiode en de oan-wjerstân as trijehoekige defekten.
Pleatsingstiid: 16 april 2024