Defekt trekëndor
Defektet trekëndore janë defektet morfologjike më fatale në shtresat epitaksiale të SiC. Një numër i madh raportesh në literaturë kanë treguar se formimi i defekteve trekëndore lidhet me formën kristalore 3C. Megjithatë, për shkak të mekanizmave të ndryshëm të rritjes, morfologjia e shumë defekteve trekëndore në sipërfaqen e shtresës epitaksiale është mjaft e ndryshme. Mund të ndahet përafërsisht në llojet e mëposhtme:
(1) Ka defekte trekëndore me grimca të mëdha në majë
Ky lloj defekti trekëndor ka një grimcë të madhe sferike në majë, e cila mund të shkaktohet nga objektet që bien gjatë procesit të rritjes. Një zonë e vogël trekëndore me një sipërfaqe të ashpër mund të vërehet poshtë nga kjo kulm. Kjo për shkak të faktit se gjatë procesit epitaksial, dy shtresa të ndryshme 3C-SiC formohen njëra pas tjetrës në zonën trekëndore, nga të cilat shtresa e parë është e bërthamosur në ndërfaqe dhe rritet përmes rrjedhës së hapit 4H-SiC. Ndërsa trashësia e shtresës epitaksiale rritet, shtresa e dytë e politipit 3C bërthamohet dhe rritet në gropa më të vogla trekëndore, por hapi i rritjes 4H nuk e mbulon plotësisht zonën e politipit 3C, duke e bërë zonën e brazdës në formë V të 3C-SiC ende qartë të dukshme.
(2) Ka grimca të vogla në pjesën e sipërme dhe defekte trekëndore me sipërfaqe të ashpër
Grimcat në majat e këtij lloji të defektit trekëndor janë shumë më të vogla, siç tregohet në Figurën 4.2. Dhe pjesa më e madhe e zonës trekëndore është e mbuluar nga rrjedha hap pas hapi e 4H-SiC, domethënë, e gjithë shtresa 3C-SiC është e ngulitur plotësisht nën shtresën 4H-SiC. Vetëm hapat e rritjes së 4H-SiC mund të shihen në sipërfaqen e defektit trekëndor, por këto hapa janë shumë më të mëdhenj se hapat konvencionalë të rritjes së kristalit 4H.
(3) Defekte trekëndore me sipërfaqe të lëmuar
Ky lloj defekti trekëndor ka një morfologji të lëmuar sipërfaqësore, siç tregohet në Figurën 4.3. Për defekte të tilla trekëndore, shtresa 3C-SiC mbulohet nga rrjedha hap pas hapi e 4H-SiC, dhe forma kristalore 4H në sipërfaqe bëhet më e imët dhe më e lëmuar.
Defektet e gropës epitaksiale
Gropat epitaksiale (Gropat) janë një nga defektet më të zakonshme të morfologjisë sipërfaqësore, dhe morfologjia e tyre tipike sipërfaqësore dhe skica strukturore tregohen në Figurën 4.4. Vendndodhja e gropave të korrozionit të zhvendosjes së filetos (TD) të vëzhguara pas gdhendjes KOH në pjesën e pasme të pajisjes ka një korrespondencë të qartë me vendndodhjen e gropave epitaksiale para përgatitjes së pajisjes, duke treguar se formimi i defekteve të gropave epitaksiale lidhet me zhvendosjet e filetos.
defektet e karrotës
Defektet e karrotës janë një defekt i zakonshëm sipërfaqësor në shtresat epitaksiale 4H-SiC, dhe morfologjia e tyre tipike tregohet në Figurën 4.5. Defekti i karrotës raportohet të formohet nga kryqëzimi i defekteve frankoniane dhe prizmatike të grumbulluara të vendosura në planin bazal të lidhura nga zhvendosje të ngjashme me shkallët. Është raportuar gjithashtu se formimi i defekteve të karrotës lidhet me TSD në substrat. Tsuchida H. et al. zbuluan se dendësia e defekteve të karrotës në shtresën epitaksiale është proporcionale me dendësinë e TSD në substrat. Dhe duke krahasuar imazhet e morfologjisë sipërfaqësore para dhe pas rritjes epitaksiale, të gjitha defektet e vëzhguara të karrotës mund të gjenden se korrespondojnë me TSD në substrat. Wu H. et al. përdorën karakterizimin e testit të shpërndarjes Raman për të zbuluar se defektet e karrotës nuk përmbanin formën kristalore 3C, por vetëm politipin 4H-SiC.
Efekti i defekteve trekëndore në karakteristikat e pajisjes MOSFET
Figura 4.7 është një histogram i shpërndarjes statistikore të pesë karakteristikave të një pajisjeje që përmban defekte trekëndëshe. Vija blu me pika është vija ndarëse për degradimin e karakteristikave të pajisjes, dhe vija e kuqe me pika është vija ndarëse për dështimin e pajisjes. Për dështimin e pajisjes, defektet trekëndëshe kanë një ndikim të madh dhe shkalla e dështimit është më e madhe se 93%. Kjo i atribuohet kryesisht ndikimit të defekteve trekëndëshe në karakteristikat e rrjedhjes së kundërt të pajisjeve. Deri në 93% të pajisjeve që përmbajnë defekte trekëndëshe kanë rritur ndjeshëm rrjedhjen e kundërt. Përveç kësaj, defektet trekëndëshe kanë gjithashtu një ndikim serioz në karakteristikat e rrjedhjes së portës, me një shkallë degradimi prej 60%. Siç tregohet në Tabelën 4.2, për degradimin e tensionit të pragut dhe degradimin e karakteristikave të diodës së trupit, ndikimi i defekteve trekëndëshe është i vogël dhe proporcionet e degradimit janë përkatësisht 26% dhe 33%. Për sa i përket shkaktimit të një rritjeje të rezistencës në rrjet, ndikimi i defekteve trekëndëshe është i dobët dhe raporti i degradimit është rreth 33%.
Efekti i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e pajisjes MOSFET
Figura 4.8 është një histogram i shpërndarjes statistikore të pesë karakteristikave të një pajisjeje që përmban defekte të gropës epitaksiale. Vija blu me pika është vija ndarëse për degradimin e karakteristikave të pajisjes, dhe vija e kuqe me pika është vija ndarëse për dështimin e pajisjes. Nga kjo mund të shihet se numri i pajisjeve që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale në mostrën SiC MOSFET është ekuivalent me numrin e pajisjeve që përmbajnë defekte trekëndëshe. Ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e pajisjes është i ndryshëm nga ai i defekteve trekëndëshe. Për sa i përket dështimit të pajisjes, shkalla e dështimit të pajisjeve që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale është vetëm 47%. Krahasuar me defektet trekëndëshe, ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e rrjedhjes së kundërt dhe karakteristikat e rrjedhjes së portës së pajisjes është dobësuar ndjeshëm, me raporte degradimi prej 53% dhe 38% përkatësisht, siç tregohet në Tabelën 4.3. Nga ana tjetër, ndikimi i defekteve të gropës epitaksiale në karakteristikat e tensionit të pragut, karakteristikat e përçueshmërisë së diodës së trupit dhe rezistencën në ndezje është më i madh se ai i defekteve trekëndëshe, me raportin e degradimit që arrin në 38%.
Në përgjithësi, dy defekte morfologjike, përkatësisht trekëndëshat dhe gropat epitaksiale, kanë një ndikim të rëndësishëm në dështimin dhe degradimin karakteristik të pajisjeve SiC MOSFET. Ekzistenca e defekteve trekëndore është më fatale, me një shkallë dështimi deri në 93%, e manifestuar kryesisht si një rritje e konsiderueshme e rrjedhjes së kundërt të pajisjes. Pajisjet që përmbajnë defekte të gropës epitaksiale kishin një shkallë më të ulët dështimi prej 47%. Megjithatë, defektet e gropës epitaksiale kanë një ndikim më të madh në tensionin prag të pajisjes, karakteristikat e përçueshmërisë së diodës së trupit dhe rezistencën ndaj ndezjes sesa defektet trekëndore.
Koha e postimit: 16 Prill 2024