Tasirin SiC substrate da kayan epitaxial akan halayen na'urar MOSFET

Lalacewar kusurwa uku

Lalacewar kusurwa uku ita ce mafi muni a cikin layukan epitaxial na SiC. Yawancin rahotannin adabi sun nuna cewa samuwar lahani na kusurwa uku yana da alaƙa da siffar lu'ulu'u na 3C. Duk da haka, saboda hanyoyin girma daban-daban, yanayin lahani na kusurwa uku da yawa a saman layin epitaxial ya bambanta sosai. Ana iya raba shi kusan zuwa nau'ikan masu zuwa:

(1) Akwai lahani masu siffar murabba'i mai siffar murabba'i tare da manyan barbashi a saman

Wannan nau'in lahani na alwatika yana da babban barbashi mai siffar ƙwallo a sama, wanda abubuwa masu faɗuwa za su iya faruwa yayin tsarin girma. Ana iya ganin ƙaramin yanki mai siffar ƙwallo mai kauri daga wannan gefen. Wannan ya faru ne saboda gaskiyar cewa a lokacin aikin epitaxial, ana samar da layukan 3C-SiC daban-daban guda biyu a jere a yankin alwatika, wanda aka haɗa layin farko a mahaɗin kuma yana girma ta hanyar kwararar matakai na 4H-SiC. Yayin da kauri na layin epitaxial ke ƙaruwa, layin na biyu na nau'in polytype na 3C kuma yana girma a cikin ƙananan ramukan alwatika, amma matakin girma na 4H bai rufe yankin polytype na 3C gaba ɗaya ba, wanda hakan ya sa yankin tsagi mai siffar V na 3C-SiC har yanzu yana bayyane a sarari.

(2) Akwai ƙananan ƙwayoyin cuta a saman da kuma lahani masu siffar murabba'i mai kauri tare da saman da ba shi da kyau

Barbashi a kan iyakoki na wannan nau'in lahani na alwatika sun fi ƙanƙanta, kamar yadda aka nuna a Hoto na 4.2. Kuma yawancin yankin alwatika yana rufe da kwararar matakai na 4H-SiC, wato, dukkan layin 3C-SiC an saka shi gaba ɗaya a ƙarƙashin layin 4H-SiC. Matakan girma na 4H-SiC kawai za a iya gani a saman lahani na alwatika, amma waɗannan matakan sun fi girma fiye da matakan girma na al'ada na lu'ulu'u na 4H.

(3) Lalacewar sassa uku masu santsi tare da saman mai santsi

Wannan nau'in lahani na alwatika yana da siffar saman da take da santsi, kamar yadda aka nuna a Hoto na 4.3. Ga irin waɗannan lahani na alwatika, ana rufe layin 3C-SiC ta hanyar kwararar matakai na 4H-SiC, kuma siffar lu'ulu'u ta 4H a saman tana ƙara kyau da santsi.

Lalacewar ramin epitaxial

Ramin Epitaxial (Rami) yana ɗaya daga cikin lahani na yanayin saman da aka fi sani, kuma an nuna yanayin saman su na yau da kullun da kuma tsarin tsarin su a cikin Hoto na 4.4. Wurin da aka gano ramukan tsatsa na zare (TD) bayan an yi musu ado da KOH a bayan na'urar yana da daidaito a sarari da wurin da ramukan epitaxial suke kafin shirya na'urar, yana nuna cewa samuwar lahani na ramin epitaxial yana da alaƙa da rushewar zare.

lahani na karas

Lalacewar karas lahani ne na saman da aka saba gani a cikin layukan epitaxial na 4H-SiC, kuma an nuna yanayin halittarsu na yau da kullun a cikin Hoto na 4.5. An ruwaito cewa lalacewar karas ta samo asali ne ta hanyar haɗuwa da lalacewar Franconian da prismatic da ke kan matakin basal wanda aka haɗa ta hanyar katsewar matakai. An kuma ruwaito cewa samuwar lalacewar karas yana da alaƙa da TSD a cikin substrate. Tsuchida H. et al. sun gano cewa yawan lalacewar karas a cikin epitaxial Layer yana daidai da yawan TSD a cikin substrate. Kuma ta hanyar kwatanta hotunan yanayin saman kafin da bayan girma na epitaxial, duk lalacewar karas da aka lura za a iya gano su dace da TSD a cikin substrate. Wu H. et al. sun yi amfani da halayen gwajin watsawa na Raman don gano cewa lalacewar karas ba ta ƙunshi siffar lu'ulu'u na 3C ba, amma nau'in polytype na 4H-SiC ne kawai.

Tasirin lahani na sassauƙa masu siffar murabba'i akan halayen na'urar MOSFET

Hoto na 4.7 wani hoto ne na tarihin rarraba bayanai na halaye guda biyar na na'urar da ke ɗauke da lahani na alwatika. Layin shuɗi mai dige-dige shine layin rabawa don lalacewar halayyar na'urar, kuma layin ja mai dige-dige shine layin rabawa don gazawar na'urar. Ga gazawar na'ura, lahani na alwatika suna da babban tasiri, kuma ƙimar gazawar ya fi 93%. Wannan galibi ana danganta shi da tasirin lahani na alwatika akan halayen zubar da baya na na'urori. Har zuwa 93% na na'urorin da ke ɗauke da lahani na alwatika sun ƙara yawan zubar da baya sosai. Bugu da ƙari, lahani na alwatika kuma suna da mummunan tasiri akan halayen zubar da ƙofa, tare da ƙimar lalacewa na 60%. Kamar yadda aka nuna a cikin Tebur 4.2, ga lalacewar ƙarfin lantarki na iyaka da lalacewar halayyar diode na jiki, tasirin lahani na alwatika ƙarami ne, kuma rabon lalacewa shine 26% da 33% bi da bi. Dangane da haifar da ƙaruwar juriya akan-kan-kan, tasirin lahani na alwatika yana da rauni, kuma rabon lalacewa shine kusan 33%.

Tasirin lahani na ramin epitaxial akan halayen na'urar MOSFET

Hoto na 4.8 wani hoto ne na tarihin rarraba bayanai na halaye guda biyar na na'urar da ke ɗauke da lahani na ramin epitaxial. Layin shuɗi mai digo-digo shine layin rabawa don lalacewar halayyar na'urar, kuma layin ja mai digo-digo shine layin rabawa don gazawar na'urar. Daga wannan za a iya gani cewa adadin na'urorin da ke ɗauke da lahani na ramin epitaxial a cikin samfurin SiC MOSFET yayi daidai da adadin na'urorin da ke ɗauke da lahani na kusurwa uku. Tasirin lahani na ramin epitaxial akan halayen na'urar ya bambanta da na lahani na kusurwa uku. Dangane da gazawar na'ura, ƙimar gazawar na'urori da ke ɗauke da lahani na ramin epitaxial shine kawai 47%. Idan aka kwatanta da lahani na kusurwa uku, tasirin lahani na ramin epitaxial akan halayen zubar da baya da halayen zubar da ƙofa na na'urar ya ragu sosai, tare da rabon lalacewa na 53% da 38% bi da bi, kamar yadda aka nuna a Tebur 4.3. A gefe guda kuma, tasirin lahani na ramin epitaxial akan halayen ƙarfin wutar lantarki na iyaka, halayen watsa diode na jiki da juriya akan-kan ya fi na lahani na kusurwa uku, tare da rabon lalacewa ya kai 38%.

Gabaɗaya, lahani guda biyu na siffar jiki, wato alwatika da ramukan epitaxial, suna da tasiri mai mahimmanci akan gazawar da lalacewar halayen na'urorin SiC MOSFET. Kasancewar lahani na alwatika shine mafi muni, tare da ƙimar lalacewa har zuwa 93%, galibi yana bayyana azaman ƙaruwa mai mahimmanci a cikin zubar da na'urar baya. Na'urorin da ke ɗauke da lahani na ramin epitaxial suna da ƙarancin ƙimar lalacewa na 47%. Duk da haka, lahani na ramin epitaxial suna da tasiri mafi girma akan ƙarfin wutar lantarki na na'urar, halayen watsawar diode na jiki da juriya akan-on-resistance fiye da lahani na alwatika.