Үшбұрышты ақау
Үшбұрышты ақаулар SiC эпитаксиалды қабаттарындағы ең қауіпті морфологиялық ақаулар болып табылады. Әдебиеттердің көптеген есептері үшбұрышты ақаулардың пайда болуы 3C кристалды формасымен байланысты екенін көрсетті. Дегенмен, әртүрлі өсу механизмдеріне байланысты эпитаксиалды қабат бетіндегі көптеген үшбұрышты ақаулардың морфологиясы мүлдем басқаша. Оны шамамен келесі түрлерге бөлуге болады:
(1) Жоғарғы жағында ірі бөлшектері бар үшбұрышты ақаулар бар
Бұл үшбұрышты ақаудың жоғарғы жағында үлкен сфералық бөлшек бар, ол өсу процесінде құлаған заттардың әсерінен пайда болуы мүмкін. Бұл төбеден төмен қарай кедір-бұдыр беті бар кішкентай үшбұрышты аймақты байқауға болады. Бұл эпитаксиалды процесс кезінде үшбұрышты аймақта екі түрлі 3C-SiC қабаттары бірінен соң бірі пайда болатындығына байланысты, оның бірінші қабаты шекарада ядроланады және 4H-SiC сатылы ағыны арқылы өседі. Эпитаксиалды қабаттың қалыңдығы артқан сайын, 3C политипінің екінші қабаты ядроланады және кішірек үшбұрышты шұңқырларда өседі, бірақ 4H өсу сатысы 3C политип аймағын толығымен жаппайды, бұл 3C-SiC V-тәрізді ойық аймағын әлі де айқын көрсетеді.
(2) Жоғарғы жағында ұсақ бөлшектер және кедір-бұдыр беті бар үшбұрышты ақаулар бар
Бұл типтегі үшбұрышты ақаудың төбелеріндегі бөлшектер 4.2-суретте көрсетілгендей әлдеқайда кішірек. Ал үшбұрышты аймақтың көп бөлігі 4H-SiC сатылы ағынымен жабылған, яғни 3C-SiC қабаты толығымен 4H-SiC қабатының астына енген. Үшбұрышты ақау бетінде тек 4H-SiC өсу сатыларын ғана көруге болады, бірақ бұл сатылар дәстүрлі 4H кристалды өсу сатыларынан әлдеқайда үлкен.
(3) Тегіс беті бар үшбұрышты ақаулар
Үшбұрышты ақаудың бұл түрі 4.3-суретте көрсетілгендей тегіс беткі морфологияға ие. Мұндай үшбұрышты ақаулар үшін 3C-SiC қабаты 4H-SiC сатылы ағынымен жабылады, ал бетіндегі 4H кристалды формасы ұсақталып, тегістеледі.
Эпитаксиалды шұңқыр ақаулары
Эпитаксиалды шұңқырлар (шұңқырлар) беттік морфологияның ең көп таралған ақауларының бірі болып табылады, және олардың типтік беттік морфологиясы мен құрылымдық контуры 4.4-суретте көрсетілген. Құрылғының артқы жағында KOH оюдан кейін байқалған бұранда дислокациясының (TD) коррозия шұңқырларының орналасуы құрылғыны дайындау алдындағы эпитаксиалды шұңқырлардың орналасуымен айқын сәйкес келеді, бұл эпитаксиалды шұңқыр ақауларының пайда болуы бұранда дислокациясымен байланысты екенін көрсетеді.
сәбіз ақаулары
Сәбіз ақаулары 4H-SiC эпитаксиалды қабаттарындағы жиі кездесетін беттік ақау болып табылады және олардың типтік морфологиясы 4.5-суретте көрсетілген. Сәбіз ақауы сатылы дислокациялармен байланысқан базальды жазықтықта орналасқан Франкон және Призмалық қабаттасу ақауларының қиылысуынан пайда болатыны туралы хабарланған. Сондай-ақ, сәбіз ақауларының пайда болуы субстраттағы TSD-мен байланысты екені туралы хабарланған. Цучида Х. және т.б. эпитаксиалды қабаттағы сәбіз ақауларының тығыздығы субстраттағы TSD тығыздығына пропорционалды екенін анықтады. Эпитаксиалды өсуге дейінгі және кейінгі беттік морфология суреттерін салыстыру арқылы байқалған барлық сәбіз ақауларының субстраттағы TSD-ге сәйкес келетінін анықтауға болады. Ву Х. және т.б. Раман шашырауы сынағының сипаттамасын пайдаланып, сәбіз ақауларында 3C кристалды формасы жоқ екенін, тек 4H-SiC политипі бар екенін анықтады.
Үшбұрышты ақаулардың MOSFET құрылғысының сипаттамаларына әсері
4.7-сурет үшбұрышты ақаулары бар құрылғының бес сипаттамасының статистикалық таралуының гистограммасы болып табылады. Көк нүктелі сызық құрылғы сипаттамасының деградациясын бөлетін сызық, ал қызыл нүктелі сызық құрылғының істен шығуын бөлетін сызық болып табылады. Құрылғының істен шығуы үшін үшбұрышты ақаулар үлкен әсер етеді және істен шығу деңгейі 93%-дан асады. Бұл негізінен құрылғылардың кері ағып кету сипаттамаларына үшбұрышты ақаулардың әсеріне байланысты. Үшбұрышты ақаулары бар құрылғылардың 93%-ға дейін кері ағып кету айтарлықтай өсті. Сонымен қатар, үшбұрышты ақаулар қақпаның ағып кету сипаттамаларына да айтарлықтай әсер етеді, деградация деңгейі 60%-ды құрайды. 4.2-кестеде көрсетілгендей, шекті кернеудің деградациясы және корпус диодының сипаттамасының деградациясы үшін үшбұрышты ақаулардың әсері аз, ал деградация үлестері сәйкесінше 26% және 33% құрайды. Қос кедергінің артуына әкелетін болсақ, үшбұрышты ақаулардың әсері әлсіз, ал деградация коэффициенті шамамен 33% құрайды.
Эпитаксиалды шұңқыр ақауларының MOSFET құрылғысының сипаттамаларына әсері
4.8-сурет эпитаксиалды шұңқыр ақауларын қамтитын құрылғының бес сипаттамасының статистикалық таралуының гистограммасы болып табылады. Көк нүктелі сызық құрылғы сипаттамасының деградациясын бөлетін сызық, ал қызыл нүктелі сызық құрылғының істен шығуын бөлетін сызық болып табылады. Осыдан SiC MOSFET үлгісіндегі эпитаксиалды шұңқыр ақауларын қамтитын құрылғылар саны үшбұрышты ақаулары бар құрылғылар санына тең екенін көруге болады. Эпитаксиалды шұңқыр ақауларының құрылғы сипаттамаларына әсері үшбұрышты ақаулардан өзгеше. Құрылғының істен шығуы тұрғысынан эпитаксиалды шұңқыр ақауларын қамтитын құрылғылардың істен шығу деңгейі тек 47% құрайды. Үшбұрышты ақаулармен салыстырғанда, эпитаксиалды шұңқыр ақауларының құрылғының кері ағып кету сипаттамалары мен қақпа ағып кету сипаттамаларына әсері айтарлықтай әлсіреген, деградация коэффициенттері 4.3-кестеде көрсетілгендей, сәйкесінше 53% және 38% құрайды. Екінші жағынан, эпитаксиалды шұңқыр ақауларының шекті кернеу сипаттамаларына, корпус диодының өткізгіштік сипаттамаларына және қос кедергіге әсері үшбұрышты ақауларға қарағанда үлкен, деградация коэффициенті 38%-ға жетеді.
Жалпы алғанда, екі морфологиялық ақау, атап айтқанда үшбұрыштар және эпитаксиалды шұңқырлар, SiC MOSFET құрылғыларының істен шығуына және сипаттамалық тозуына айтарлықтай әсер етеді. Үшбұрышты ақаулардың болуы ең қауіпті болып табылады, істен шығу деңгейі 93%-ға дейін жетеді, бұл негізінен құрылғының кері ағып кетуінің айтарлықтай артуымен көрінеді. Эпитаксиалды шұңқыр ақаулары бар құрылғылардың істен шығу деңгейі 47%-ға төмен болды. Дегенмен, эпитаксиалды шұңқыр ақаулары құрылғының шекті кернеуіне, корпус диодының өткізгіштік сипаттамаларына және қосқыш кедергісіне үшбұрышты ақауларға қарағанда көбірек әсер етеді.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 16 сәуір