Dräieckeg Defekt
Dräieckeg Defekter sinn déi fatalst morphologesch Defekter an SiC-Epitaxialschichten. Eng grouss Zuel vun Literaturberichter huet gewisen, datt d'Bildung vun dräieckege Defekter mat der 3C-Kristallform zesummenhänkt. Wéinst verschiddene Wuesstumsmechanismen ass d'Morphologie vu ville dräieckege Defekter op der Uewerfläch vun der Epitaxialschicht awer ganz ënnerschiddlech. Si kann ongeféier an déi folgend Typen opgedeelt ginn:
(1) Et gëtt dräieckeg Defekter mat groussen Partikelen uewen.
Dës Zort vun dräieckegen Defekt huet uewen e grousst kugelfërmegt Partikel, wat duerch falend Objeten während dem Wuesstumsprozess verursaacht ka ginn. Vun dësem Eckpunkt aus kann een no ënnen eng kleng dräieckeg Fläch mat enger rauer Uewerfläch observéieren. Dëst ass doduerch bedingt, datt während dem epitaktischen Prozess zwou verschidde 3C-SiC-Schichten hannereneen an der dräieckeger Fläch geformt ginn, vun deenen déi éischt Schicht un der Grenzfläch nukleéiert ass a sech duerch de 4H-SiC-Schrëttfloss entwéckelt. Mat der Déckt vun der epitaktischer Schicht nukleéiert déi zweet Schicht vum 3C-Polytyp a wiisst a méi klenge dräieckege Lächer, awer de 4H-Wuesstumsschrëtt bedeckt d'3C-Polytyp-Fläch net komplett, soudatt d'V-fërmeg Nut vum 3C-SiC nach ëmmer kloer ze gesinn ass.
(2) Et gi kleng Partikelen uewen an dräieckeg Defekter mat enger rauer Uewerfläch.
D'Partikelen un de Spëtze vun dëser Zort vun dräieckeger Defekt si vill méi kleng, wéi an der Figur 4.2 gewisen. An de gréissten Deel vun der dräieckeger Fläch ass vum Stufenfluss vum 4H-SiC bedeckt, dat heescht, déi ganz 3C-SiC Schicht ass komplett ënner der 4H-SiC Schicht agebett. Nëmmen d'Wuesstumsschrëtt vum 4H-SiC kënnen op der dräieckeger Defektuewerfläch gesi ginn, awer dës Schrëtt si vill méi grouss wéi déi konventionell 4H Kristallwuesstumsschrëtt.
(3) Dräieckeg Defekter mat glatter Uewerfläch
Dës Zort vun dräieckegen Defekt huet eng glat Uewerflächenmorphologie, wéi an der Figur 4.3 gewisen. Bei sou dräieckegen Defekter gëtt d'3C-SiC-Schicht vum Stufenfluss vu 4H-SiC bedeckt, an d'4H-Kristallform op der Uewerfläch gëtt méi fein a méi glat.
Epitaxial Gruefdefekter
Epitaktesch Lächer (Pits) sinn eng vun den heefegsten Uewerflächenmorphologiedefekter, an hir typesch Uewerflächenmorphologie a strukturell Kontur sinn an der Figur 4.4 gewisen. D'Lag vun de Korrosiounslächer duerch Gewënnverrécklungen (TD), déi nom KOH-Ätzen op der Récksäit vum Apparat observéiert goufen, huet eng kloer Korrespondenz mat der Lag vun den epitaktesch Lächer virun der Virbereedung vum Apparat, wat drop hiweist, datt d'Bildung vun epitaktesch Lächerdefekter mat Gewënnverrécklungen zesummenhänkt.
Muertdefekter
Muertdefekter sinn e verbreeten Uewerflächendefekt an 4H-SiC epitaktischen Schichten, an hir typesch Morphologie gëtt an der Figur 4.5 gewisen. De Muertdefekt gëtt als duerch d'Intersektioun vu fränkesche a prismatesche Stapelverwerfungen op der Basalfläch geformt, déi duerch stufenähnlech Verrécklungen verbonne sinn. Et gouf och gemellt, datt d'Bildung vu Muertdefekter mat TSD am Substrat zesummenhänkt. Den Tsuchida H. et al. hunn festgestallt, datt d'Dicht vu Muertdefekter an der epitaktischer Schicht proportional zu der Dicht vun TSD am Substrat ass. An andeems d'Uewerflächenmorphologiebiller virun an nom epitaktischem Wuesstum vergläicht ginn, kënnen all observéiert Muertdefekter dem TSD am Substrat entspriechen. De Wu H. et al. hunn d'Charakteriséierung vum Raman-Streuungstest benotzt fir festzestellen, datt d'Muertdefekter net d'3C-Kristallform enthalen hunn, mä nëmmen de 4H-SiC Polytyp.
Effekt vun dräieckege Defekter op d'Charakteristike vun de MOSFET-Geräter
Figur 4.7 ass en Histogramm vun der statistescher Verdeelung vu fënnef Charakteristike vun engem Apparat mat dräieckege Defekter. Déi blo gepunktete Linn ass d'Trennlinn fir d'Verschlechterung vun den Apparatcharakteristiken, an déi rout gepunktete Linn ass d'Trennlinn fir den Apparatausfall. Fir en Apparatausfall hunn dräieckeg Defekter e groussen Impakt, an d'Ausfallquote ass méi grouss wéi 93%. Dëst gëtt haaptsächlech dem Afloss vun dräieckege Defekter op d'Réckleckage-Charakteristike vun den Apparater zougeschriwwen. Bis zu 93% vun den Apparater mat dräieckege Defekter hunn eng däitlech erhéicht Réckleckage. Zousätzlech hunn déi dräieckeg Defekter och e seriösen Impakt op d'Gate-Leckage-Charakteristiken, mat enger Degradatiounsquote vu 60%. Wéi an der Tabell 4.2 gewisen, ass den Impakt vun dräieckege Defekter fir d'Verschlechterung vun der Schwellspannung an d'Verschlechterung vun der Kierperdiodecharakteristik kleng, an d'Degradatiounsproportiounen sinn 26% respektiv 33%. Wat d'Erhéijung vum On-Widerstand ugeet, ass den Impakt vun dräieckege Defekter schwaach, an d'Degradatiounsverhältnis ass ongeféier 33%.
Effekt vun epitaktischen Gruefdefekter op d'Charakteristike vun de MOSFET-Eenheeten
Figur 4.8 ass en Histogramm vun der statistescher Verdeelung vu fënnef Charakteristike vun engem Baudeel mat epitaktischen Gruefdefekter. Déi blo gepunktete Linn ass d'Trennlinn fir d'Verschlechterung vun der Baucharakteristik vum Baudeel, an déi rout gepunktete Linn ass d'Trennlinn fir den Ausfall vum Baudeel. Doraus kann een erkennen, datt d'Zuel vun den Baudeeler mat epitaktischen Gruefdefekter am SiC MOSFET-Prouf gläichwäerteg ass mat der Zuel vun den Baudeeler mat dräieckege Defekter. Den Impakt vun epitaktischen Gruefdefekter op d'Baucharakteristike vum Baudeel ass anescht wéi dee vun dräieckege Defekter. Wat den Ausfall vum Baudeel ugeet, ass d'Ausfallquote vun den Baudeeler mat epitaktischen Gruefdefekter nëmmen 47%. Am Verglach mat dräieckege Defekter ass den Impakt vun epitaktischen Gruefdefekter op d'Réckleckcharakteristiken an d'Gate-Leckcharakteristike vum Baudeel däitlech geschwächt, mat Degradatiounsverhältnisser vu 53% respektiv 38%, wéi an der Tabell 4.3 gewisen. Op der anerer Säit ass den Impakt vun epitaktischen Gruefdefekter op d'Schwellspannungscharakteristiken, d'Leetcharakteristike vun der Kierperdiod an den On-Widderstand méi grouss wéi dee vun dräieckege Defekter, mat engem Degradatiounsverhältnis vun 38%.
Am Allgemengen hunn zwou morphologesch Defekter, nämlech Dräiecker an epitaktesch Lächer, e wesentlechen Afloss op de Versoen an d'Charakteristikdegradatioun vu SiC MOSFET-Bauelementer. D'Existenz vun dräieckege Defekter ass am fatalsten, mat enger Versoenquote vu bis zu 93%, déi sech haaptsächlech als eng bedeitend Erhéijung vum Réckleck vum Bauelement manifestéiert. Bauelementer mat epitaktischen Lächerdefekter haten eng méi niddreg Versoenquote vu 47%. Wéi och ëmmer, epitaktesch Lächerdefekter hunn e gréisseren Afloss op d'Schwellspannung vum Bauelement, d'Leetcharakteristike vun der Kierperdiod an den On-Widderstand wéi dräieckeg Defekter.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 16. Abrëll 2024