Difett trijangulari
Id-difetti trijangulari huma l-aktar difetti morfoloġiċi fatali fis-saffi epitassjali tas-SiC. Numru kbir ta' rapporti fil-letteratura wrew li l-formazzjoni ta' difetti trijangulari hija relatata mal-forma tal-kristall 3C. Madankollu, minħabba mekkaniżmi ta' tkabbir differenti, il-morfoloġija ta' ħafna difetti trijangulari fuq il-wiċċ tas-saff epitassjali hija pjuttost differenti. Tista' tinqasam bejn wieħed u ieħor fit-tipi li ġejjin:
(1) Hemm difetti trijangulari b'partiċelli kbar fil-parti ta' fuq
Dan it-tip ta’ difett trijangulari għandu partiċella sferika kbira fil-parti ta’ fuq, li tista’ tkun ikkawżata minn oġġetti li jaqgħu matul il-proċess tat-tkabbir. Żona trijangulari żgħira b’wiċċ mhux maħdum tista’ tiġi osservata ’l isfel minn dan il-vertiċi. Dan huwa dovut għall-fatt li matul il-proċess epitassjali, żewġ saffi differenti ta’ 3C-SiC jiġu ffurmati suċċessivament fiż-żona trijangulari, li minnhom l-ewwel saff jiġi nukleat fl-interfaċċja u jikber permezz tal-fluss tal-pass 4H-SiC. Hekk kif il-ħxuna tas-saff epitassjali tiżdied, it-tieni saff tal-politip 3C jiġi nukleat u jikber f’ħofor trijangulari iżgħar, iżda l-pass tat-tkabbir 4H ma jkoprix kompletament iż-żona tal-politip 3C, u b’hekk iż-żona tal-kanal f’forma ta’ V ta’ 3C-SiC xorta tkun viżibbli b’mod ċar.
(2) Hemm partiċelli żgħar fil-parti ta' fuq u difetti trijangulari b'wiċċ mhux maħdum
Il-partiċelli fil-vertiċi ta' dan it-tip ta' difett trijangulari huma ħafna iżgħar, kif muri fil-Figura 4.2. U l-biċċa l-kbira taż-żona trijangulari hija koperta mill-fluss tal-pass ta' 4H-SiC, jiġifieri, is-saff kollu ta' 3C-SiC huwa kompletament inkorporat taħt is-saff ta' 4H-SiC. Il-passi tat-tkabbir biss ta' 4H-SiC jistgħu jidhru fuq il-wiċċ tad-difett trijangulari, iżda dawn il-passi huma ħafna akbar mill-passi konvenzjonali tat-tkabbir tal-kristall 4H.
(3) Difetti trijangulari b'wiċċ lixx
Dan it-tip ta' difett trijangulari għandu morfoloġija tal-wiċċ lixxa, kif muri fil-Figura 4.3. Għal difetti trijangulari bħal dawn, is-saff 3C-SiC huwa mgħotti mill-fluss gradwali ta' 4H-SiC, u l-forma tal-kristall 4H fuq il-wiċċ tikber aktar fina u lixxa.
Difetti fil-ħofor epitassjali
Il-ħofor epitassjali (Pits) huma wieħed mid-difetti l-aktar komuni fil-morfoloġija tal-wiċċ, u l-morfoloġija tipika tal-wiċċ u l-kontorn strutturali tagħhom huma murija fil-Figura 4.4. Il-post tal-ħofor tal-korrużjoni tad-dislokazzjoni tal-kamin (TD) osservati wara l-inċiżjoni tal-KOH fuq wara tal-apparat għandu korrispondenza ċara mal-post tal-ħofor epitassjali qabel il-preparazzjoni tal-apparat, li jindika li l-formazzjoni ta' difetti fil-ħofor epitassjali hija relatata mad-dislokazzjonijiet tal-kamin.
difetti fil-karrotti
Id-difetti tal-karrotti huma difett komuni tal-wiċċ fis-saffi epitassjali 4H-SiC, u l-morfoloġija tipika tagħhom hija murija fil-Figura 4.5. Id-difett tal-karrotti huwa rrappurtat li huwa ffurmat mill-intersezzjoni ta' ħsarat Frankonjani u prismatiċi ta' stivar li jinsabu fuq il-pjan bażali konnessi permezz ta' dislokazzjonijiet simili għal passi. Ġie rrappurtat ukoll li l-formazzjoni ta' difetti tal-karrotti hija relatata mat-TSD fis-sottostrat. Tsuchida H. et al. sabu li d-densità tad-difetti tal-karrotti fis-saff epitassjali hija proporzjonali għad-densità tat-TSD fis-sottostrat. U billi jitqabblu l-immaġini tal-morfoloġija tal-wiċċ qabel u wara t-tkabbir epitassjali, id-difetti kollha tal-karrotti osservati jistgħu jinstabu li jikkorrispondu mat-TSD fis-sottostrat. Wu H. et al. użaw il-karatterizzazzjoni tat-test tat-tifrix Raman biex sabu li d-difetti tal-karrotti ma kienx fihom il-forma tal-kristall 3C, iżda biss il-politip 4H-SiC.
Effett ta' difetti trijangulari fuq il-karatteristiċi tal-apparat MOSFET
Il-Figura 4.7 hija istogramma tad-distribuzzjoni statistika ta' ħames karatteristiċi ta' apparat li fih difetti trijangulari. Il-linja bit-tikek blu hija l-linja diviżorja għad-degradazzjoni tal-karatteristika tal-apparat, u l-linja bit-tikek ħamra hija l-linja diviżorja għall-ħsara fl-apparat. Għall-ħsara fl-apparat, id-difetti trijangulari għandhom impatt kbir, u r-rata ta' falliment hija akbar minn 93%. Dan huwa prinċipalment attribwit għall-influwenza tad-difetti trijangulari fuq il-karatteristiċi tat-tnixxija inversa tal-apparati. Sa 93% tal-apparati li fihom difetti trijangulari għandhom żieda sinifikanti fit-tnixxija inversa. Barra minn hekk, id-difetti trijangulari għandhom ukoll impatt serju fuq il-karatteristiċi tat-tnixxija tal-bieb, b'rata ta' degradazzjoni ta' 60%. Kif muri fit-Tabella 4.2, għad-degradazzjoni tal-vultaġġ limitu u d-degradazzjoni tal-karatteristika tad-dijodu tal-ġisem, l-impatt tad-difetti trijangulari huwa żgħir, u l-proporzjonijiet tad-degradazzjoni huma 26% u 33% rispettivament. F'termini ta' żieda fir-reżistenza mixgħula, l-impatt tad-difetti trijangulari huwa dgħajjef, u l-proporzjon tad-degradazzjoni huwa madwar 33%.
Effett ta' difetti fil-fossa epitassjali fuq il-karatteristiċi tal-apparat MOSFET
Il-Figura 4.8 hija istogramma tad-distribuzzjoni statistika ta' ħames karatteristiċi ta' apparat li fih difetti fil-ħofor epitassjali. Il-linja bit-tikek blu hija l-linja diviżorja għad-degradazzjoni tal-karatteristika tal-apparat, u l-linja bit-tikek ħamra hija l-linja diviżorja għall-ħsara tal-apparat. Minn dan jista' jidher li n-numru ta' apparati li fihom difetti fil-ħofor epitassjali fil-kampjun SiC MOSFET huwa ekwivalenti għan-numru ta' apparati li fihom difetti trijangulari. L-impatt tad-difetti fil-ħofor epitassjali fuq il-karatteristiċi tal-apparat huwa differenti minn dak tad-difetti trijangulari. F'termini ta' ħsara tal-apparat, ir-rata ta' ħsara tal-apparati li fihom difetti fil-ħofor epitassjali hija biss 47%. Meta mqabbel mad-difetti trijangulari, l-impatt tad-difetti fil-ħofor epitassjali fuq il-karatteristiċi tat-tnixxija inversa u l-karatteristiċi tat-tnixxija tal-bieb tal-apparat huwa mdgħajjef b'mod sinifikanti, b'proporzjonijiet ta' degradazzjoni ta' 53% u 38% rispettivament, kif muri fit-Tabella 4.3. Min-naħa l-oħra, l-impatt tad-difetti fil-ħofor epitassjali fuq il-karatteristiċi tal-vultaġġ limitu, il-karatteristiċi tal-konduzzjoni tad-dijodi tal-ġisem u r-reżistenza mixgħula huwa akbar minn dak tad-difetti trijangulari, bil-proporzjon tad-degradazzjoni jilħaq it-38%.
B'mod ġenerali, żewġ difetti morfoloġiċi, jiġifieri trijangoli u ħofor epitassjali, għandhom impatt sinifikanti fuq il-ħsara u d-degradazzjoni karatteristika tal-apparati SiC MOSFET. L-eżistenza ta' difetti trijangulari hija l-aktar fatali, b'rata ta' ħsara għolja sa 93%, li timmanifesta ruħha prinċipalment bħala żieda sinifikanti fit-tnixxija inversa tal-apparat. Apparati li fihom difetti fil-ħofor epitassjali kellhom rata ta' ħsara aktar baxxa ta' 47%. Madankollu, id-difetti fil-ħofor epitassjali għandhom impatt akbar fuq il-vultaġġ limitu tal-apparat, il-karatteristiċi tal-konduzzjoni tad-dijodi tal-ġisem u r-reżistenza mixgħula milli difetti trijangulari.
Ħin tal-posta: 16 ta' April 2024