SiC субстратынын жана эпитаксиалдык материалдардын MOSFET түзмөгүнүн мүнөздөмөлөрүнө тийгизген таасири

Үч бурчтуу кемчилик

Үч бурчтуу кемчиликтер SiC эпитаксиалдык катмарларындагы эң өлүмгө алып келүүчү морфологиялык кемчиликтер болуп саналат. Көптөгөн адабият отчетторунда үч бурчтуу кемчиликтердин пайда болушу 3C кристалл формасы менен байланыштуу экени көрсөтүлгөн. Бирок, ар кандай өсүү механизмдеринен улам, эпитаксиалдык катмардын бетиндеги көптөгөн үч бурчтуу кемчиликтердин морфологиясы бир топ айырмаланат. Аны болжол менен төмөнкү түрлөргө бөлүүгө болот:

(1) Үстү жагында чоң бөлүкчөлөрү бар үч бурчтуу кемчиликтер бар

Бул типтеги үч бурчтуу кемчиликтин үстүнкү бөлүгүндө чоң тоголок бөлүкчө бар, ал өсүү процессинде кулап түшкөн нерселерден улам келип чыгышы мүмкүн. Бул чокудан ылдый карай орой бети бар кичинекей үч бурчтуу аймакты байкоого болот. Бул эпитаксиалдык процесс учурунда үч бурчтуу аймакта удаалаш эки башка 3C-SiC катмары пайда болуп, анын биринчи катмары чек арада ядролонуп, 4H-SiC баскыч агымы аркылуу өсөт дегенге байланыштуу. Эпитаксиалдык катмардын калыңдыгы жогорулаган сайын, 3C политипинин экинчи катмары ядролонуп, кичирээк үч бурчтуу чуңкурларда өсөт, бирок 4H өсүү баскычы 3C политип аймагын толугу менен жаппайт, бул 3C-SiCтин V формасындагы оюк аймагын дагы эле даана көрсөтөт.

(2) Үстү жагында майда бөлүкчөлөр жана орой бети бар үч бурчтуу кемчиликтер бар

Бул типтеги үч бурчтуу кемчиликтин чокуларындагы бөлүкчөлөр 4.2-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бир топ кичине. Ал эми үч бурчтуу аймактын көпчүлүк бөлүгү 4H-SiC баскычтуу агымы менен капталган, башкача айтканда, 3C-SiC катмары толугу менен 4H-SiC катмарынын астына чөмүлгөн. Үч бурчтуу кемчиликтин бетинде 4H-SiC өсүү кадамдары гана көрүнөт, бирок бул кадамдар кадимки 4H кристалл өсүү кадамдарына караганда бир топ чоң.

(3) Жылмакай бети бар үч бурчтуу кемчиликтер

Бул типтеги үч бурчтуу кемчилик жылмакай беттик морфологияга ээ, бул 4.3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Мындай үч бурчтуу кемчилик үчүн 3C-SiC катмары 4H-SiC баскычтуу агымы менен капталат, ал эми беттеги 4H кристалл формасы майдаланып, жылмакай болуп өсөт.

Эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтери

Эпитаксиалдык чуңкурлар (чуңкурлар) эң кеңири таралган беттик морфологиялык кемчиликтердин бири болуп саналат жана алардын типтүү беттик морфологиясы жана структуралык контуру 4.4-сүрөттө көрсөтүлгөн. Түзмөктүн арткы бетине KOH оюудан кийин байкалган жиптүү дислокация (TD) коррозия чуңкурларынын жайгашкан жери түзмөктү даярдоодон мурунку эпитаксиалдык чуңкурлардын жайгашкан жери менен так дал келет, бул эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтеринин пайда болушу жиптүү дислокациялар менен байланыштуу экенин көрсөтүп турат.

сабиздин кемчиликтери

Сабиз кемчиликтери 4H-SiC эпитаксиалдык катмарларындагы кеңири таралган беттик кемчилик болуп саналат жана алардын типтүү морфологиясы 4.5-сүрөттө көрсөтүлгөн. Сабиз кемчилиги баскыч сымал дислокациялар менен байланышкан базалык тегиздикте жайгашкан Франкон жана Призмалык үймөк жаракаларынын кесилишинен пайда болот деп айтылат. Ошондой эле, сабиз кемчиликтеринин пайда болушу субстраттагы TSD менен байланыштуу экени кабарланган. Цучида Х. жана башкалар эпитаксиалдык катмардагы сабиз кемчиликтеринин тыгыздыгы субстраттагы TSD тыгыздыгына пропорционалдуу экенин аныкташкан. Ал эми эпитаксиалдык өсүүгө чейинки жана кийинки беттик морфологиялык сүрөттөрдү салыштыруу менен, байкалган бардык сабиз кемчиликтери субстраттагы TSDге туура келерин аныктоого болот. Ву Х. жана башкалар Раман чачыратуу тестинин мүнөздөмөсүн колдонуп, сабиз кемчиликтеринде 3C кристалл формасы жок экенин, бирок 4H-SiC политиби гана бар экенин аныкташкан.

Үч бурчтуу кемчиликтердин MOSFET түзмөгүнүн мүнөздөмөлөрүнө тийгизген таасири

4.7-сүрөттө үч бурчтуу кемчиликтерди камтыган түзмөктүн беш мүнөздөмөсүнүн статистикалык бөлүштүрүлүшүнүн гистограммасы көрсөтүлгөн. Көк чекиттүү сызык түзмөктүн мүнөздөмөсүнүн бузулушун бөлүүчү сызык, ал эми кызыл чекиттүү сызык түзмөктүн бузулушун бөлүүчү сызык. Түзмөктүн бузулушу үчүн үч бурчтуу кемчиликтер чоң таасир этет жана бузулуу көрсөткүчү 93% дан жогору. Бул негизинен түзмөктөрдүн тескери агып кетүү мүнөздөмөлөрүнө үч бурчтуу кемчиликтердин таасири менен байланыштуу. Үч бурчтуу кемчиликтерди камтыган түзмөктөрдүн 93% га чейин тескери агып кетүү бир кыйла жогорулаган. Мындан тышкары, үч бурчтуу кемчиликтер дарбазанын агып кетүү мүнөздөмөлөрүнө да олуттуу таасирин тийгизет, бузулуу көрсөткүчү 60% ды түзөт. 4.2-таблицада көрсөтүлгөндөй, босого чыңалуусунун бузулушу жана корпустун диодунун мүнөздөмөсүнүн бузулушу үчүн үч бурчтуу кемчиликтердин таасири аз жана бузулуу үлүшү тиешелүүлүгүнө жараша 26% жана 33% түзөт. Каршылыктын жогорулашына алып келүү жагынан үч бурчтуу кемчиликтердин таасири алсыз жана бузулуу коэффициенти болжол менен 33% түзөт.

Эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтеринин MOSFET түзмөгүнүн мүнөздөмөлөрүнө тийгизген таасири

4.8-сүрөттө эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтерин камтыган түзмөктүн беш мүнөздөмөсүнүн статистикалык бөлүштүрүлүшүнүн гистограммасы көрсөтүлгөн. Көк чекиттүү сызык түзмөктүн мүнөздөмөсүнүн бузулушун бөлүүчү сызык, ал эми кызыл чекиттүү сызык түзмөктүн иштебей калышын бөлүүчү сызык болуп саналат. Мындан SiC MOSFET үлгүсүндөгү эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтерин камтыган түзмөктөрдүн саны үч бурчтуу кемчиликтерди камтыган түзмөктөрдүн санына барабар экенин көрүүгө болот. Эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтеринин түзмөктүн мүнөздөмөлөрүнө тийгизген таасири үч бурчтуу кемчиликтерден айырмаланат. Түзмөктүн иштебей калышы жагынан алганда, эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтерин камтыган түзмөктөрдүн иштебей калуу көрсөткүчү болгону 47% түзөт. Үч бурчтуу кемчиликтерге салыштырмалуу, эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтеринин түзмөктүн тескери агып кетүү мүнөздөмөлөрүнө жана дарбаза агып кетүү мүнөздөмөлөрүнө тийгизген таасири бир топ алсырап, деградация коэффициенттери тиешелүүлүгүнө жараша 53% жана 38% түзөт, бул 4.3-таблицада көрсөтүлгөн. Башка жагынан алганда, эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтеринин босого чыңалуу мүнөздөмөлөрүнө, корпустун диод өткөрүмдүүлүк мүнөздөмөлөрүнө жана каршылыкка тийгизген таасири үч бурчтуу кемчиликтерге караганда көбүрөөк, деградация коэффициенти 38% га жетет.

Жалпысынан алганда, эки морфологиялык кемчилик, атап айтканда, үч бурчтуктар жана эпитаксиалдык чуңкурлар, SiC MOSFET түзмөктөрүнүн бузулушуна жана мүнөздүү бузулушуна олуттуу таасирин тийгизет. Үч бурчтуу кемчиликтердин болушу эң өлүмгө алып келүүчү болуп саналат, бузулуу көрсөткүчү 93% га чейин жетет, негизинен түзмөктүн тескери агып кетишинин олуттуу көбөйүшү катары көрүнөт. Эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтерин камтыган түзмөктөрдүн бузулуу көрсөткүчү 47% га төмөн болгон. Бирок, эпитаксиалдык чуңкур кемчиликтери үч бурчтуу кемчиликтерге караганда түзмөктүн босого чыңалуусуна, корпустун диод өткөрүмдүүлүк мүнөздөмөлөрүнө жана каршылыгына көбүрөөк таасир этет.