Þríhyrningslaga galli
Þríhyrningslaga gallar eru alvarlegustu formfræðilegu gallarnir í SiC epitaxial lögum. Fjölmargar ritrýndar greinar hafa sýnt að myndun þríhyrningslaga galla tengist 3C kristalforminu. Hins vegar, vegna mismunandi vaxtarferla, er formgerð margra þríhyrningslaga galla á yfirborði epitaxial lagsins nokkuð mismunandi. Þá má gróflega skipta í eftirfarandi gerðir:
(1) Það eru þríhyrningslaga gallar með stórum ögnum efst
Þessi tegund þríhyrningslaga galla hefur stóra kúlulaga ögn efst, sem gæti stafað af fallandi hlutum við vaxtarferlið. Lítið þríhyrningslaga svæði með hrjúfu yfirborði sést niður frá þessum topppunkti. Þetta er vegna þess að við epitaxialferlið myndast tvö mismunandi 3C-SiC lög hvert á eftir öðru á þríhyrningslaga svæðinu, þar sem fyrra lagið er kjarnakennt við snertiflötinn og vex í gegnum 4H-SiC skrefflæðið. Þegar þykkt epitaxiallagsins eykst, kjarnar annað lagið af 3C fjölgerðinni og vex í minni þríhyrningslaga holum, en 4H vaxtarstigið þekur ekki 3C fjölgerðina að fullu, sem gerir V-laga grópasvæðið á 3C-SiC enn greinilega sýnilegt.
(2) Það eru litlar agnir efst og þríhyrningslaga gallar með hrjúfu yfirborði
Agnirnar í hornpunktum þessarar tegundar þríhyrningslaga galla eru mun minni, eins og sést á mynd 4.2. Og stærsti hluti þríhyrningslaga svæðisins er þakinn af þrepaflæði 4H-SiC, það er að segja, allt 3C-SiC lagið er alveg innfellt undir 4H-SiC laginu. Aðeins vaxtarskref 4H-SiC sjást á þríhyrningslaga gallanum, en þessi skref eru mun stærri en hefðbundin vaxtarskref 4H kristalla.
(3) Þríhyrningslaga gallar með sléttu yfirborði
Þessi tegund þríhyrningslaga galla hefur slétt yfirborðsformgerð, eins og sést á mynd 4.3. Í slíkum þríhyrningslaga göllum er 3C-SiC lagið þakið stigbundnu flæði 4H-SiC og 4H kristallamyndin á yfirborðinu verður fínni og sléttari.
Gallar í epitaxial holu
Holur í gegnum hausinn (Pits) eru ein algengasta yfirborðsgalla í formgerð og dæmigerð yfirborðsformgerð þeirra og uppbygging er sýnd á mynd 4.4. Staðsetning hola í tæringu vegna þráðarmissis (TD) sem sjást eftir KOH-etsun á bakhlið tækisins hefur greinilega samsvörun við staðsetningu holanna í gegnum hausinn fyrir undirbúning tækisins, sem bendir til þess að myndun holugalla tengist þráðarmissi.
gulrótargallar
Gulrótargallar eru algengir yfirborðsgallar í 4H-SiC epitaxiallögum og dæmigerð formgerð þeirra er sýnd á mynd 4.5. Gulrótargallinn er sagður myndast við skurðpunkt frankónískra og prismatískra staflagalla sem staðsettir eru á grunnfletinum og tengjast með þrepalaga tilfærslum. Einnig hefur verið greint frá því að myndun gulrótargalla tengist TSD í undirlaginu. Tsuchida H. o.fl. komust að því að þéttleiki gulrótargalla í epitaxiallaginu er í réttu hlutfalli við þéttleika TSD í undirlaginu. Og með því að bera saman myndir af yfirborðsformgerð fyrir og eftir epitaxialvöxt má komast að því að allir gulrótargallar sem sáust samsvara TSD í undirlaginu. Wu H. o.fl. notuðu Raman-dreifingarpróf til að komast að því að gulrótargallarnir innihéldu ekki 3C kristallaformið, heldur aðeins 4H-SiC fjölgerðina.
Áhrif þríhyrningslaga galla á eiginleika MOSFET tækja
Mynd 4.7 sýnir súlurit af tölfræðilegri dreifingu fimm eiginleika tækis sem inniheldur þríhyrningslaga galla. Bláa punktalínan er skiptingarlínan fyrir lækkun á eiginleikum tækisins og rauða punktalínan er skiptingarlínan fyrir bilun í tækinu. Fyrir bilun í tæki hafa þríhyrningslaga gallar mikil áhrif og bilunarhlutfallið er meira en 93%. Þetta er aðallega rakið til áhrifa þríhyrningslaga galla á eiginleika öfugs leka í tækjum. Allt að 93% tækja sem innihalda þríhyrningslaga galla hafa verulega aukið öfugs leka. Að auki hafa þríhyrningslaga gallar einnig alvarleg áhrif á eiginleika hliðsins, með lækkunarhlutfall upp á 60%. Eins og sést í töflu 4.2, fyrir lækkun á þröskuldspennu og lækkun á eiginleikum díóðu, eru áhrif þríhyrningslaga galla lítil og hlutfall lækkunar er 26% og 33%, talið í sömu röð. Hvað varðar aukningu á viðnámi þegar kveikt er á, eru áhrif þríhyrningslaga galla lítil og lækkunarhlutfallið er um 33%.
Áhrif epitaxial holugalla á eiginleika MOSFET tækja
Mynd 4.8 sýnir súlurit af tölfræðilegri dreifingu fimm eiginleika tækis sem inniheldur galla í epitaxial holu. Bláa punktalínan er skiptingarlínan fyrir niðurbrot í eiginleikum tækisins og rauða punktalínan er skiptingarlínan fyrir bilun í tækinu. Af þessu má sjá að fjöldi tækja sem innihalda galla í epitaxial holu í SiC MOSFET sýninu jafngildir fjölda tækja sem innihalda þríhyrningslaga galla. Áhrif galla í epitaxial holu á eiginleika tækisins eru önnur en á þríhyrningslaga galla. Hvað varðar bilun í tæki er bilunarhlutfall tækja sem innihalda galla í epitaxial holu aðeins 47%. Í samanburði við þríhyrningslaga galla eru áhrif galla í epitaxial holu á eiginleika bakhliðs og leka í hliði tækisins verulega veikari, með niðurbrotshlutföllum upp á 53% og 38% í sömu röð, eins og sýnt er í töflu 4.3. Hins vegar eru áhrif galla í epitaxial holu á þröskuldsspennueiginleika, leiðnieiginleika díóðu líkamans og viðnám meiri en á þríhyrningslaga galla, þar sem niðurbrotshlutfallið nær 38%.
Almennt séð hafa tveir formfræðilegir gallar, þ.e. þríhyrningar og epitaxial holur, veruleg áhrif á bilun og einkennandi niðurbrot SiC MOSFET eininga. Tilvist þríhyrningslaga galla er sá alvarlegasti, með bilanatíðni allt að 93%, sem birtist aðallega sem veruleg aukning á öfugum leka í tækinu. Tæki sem innihéldu epitaxial holugalla höfðu lægri bilanatíðni, eða 47%. Hins vegar hafa epitaxial holugalla meiri áhrif á þröskuldspennu tækisins, leiðnieiginleika díóðu líkamans og viðnám en þríhyrningslaga gallar.
Birtingartími: 16. apríl 2024