SiC substratynyň we epitaksial materiallaryň MOSFET enjamlarynyň häsiýetlerine täsiri

Üçburçluk kemçilik

Üçburçluk kemçilikleri SiC epitaksial gatlaklaryndaky iň ölüme sebäp bolýan morfologik kemçiliklerdir. Köp sanly edebiýat hasabatlarynda üçburçluk kemçilikleriniň emele gelmeginiň 3C kristal görnüşi bilen baglanyşyklydygy görkezilýär. Şeýle-de bolsa, dürli ösüş mehanizmleri sebäpli, epitaksial gatlagyň ýüzündäki köp üçburçluk kemçilikleriniň morfologiýasy düýbünden başgaça. Ony takmynan aşakdaky görnüşlere bölmek bolýar:

(1) Ýokarsynda uly bölejikleri bolan üçburçlukly kemçilikler bar

Bu görnüşli üçburçluk kemçiliginiň ýokarsynda uly sferiki bölejik bar, bu bolsa ösüş prosesinde düşýän zatlaryň netijesinde ýüze çykyp biler. Bu depeden aşak tarapda gödek ýüzli kiçi üçburçluk meýdany synlap bolýar. Munuň sebäbi, epitaksial proses wagtynda üçburçluk meýdanda yzygiderli iki dürli 3C-SiC gatlagy emele gelýär, olaryň birinji gatlagy serhetde ýadrolanýar we 4H-SiC basgançak akymy arkaly ösýär. Epitaksial gatlagyň galyňlygy artanda, 3C politipiniň ikinji gatlagy ýadrolanýar we kiçi üçburçluk çukurlarynda ösýär, ýöne 4H ösüş basgançagy 3C politip meýdanyny doly örtmeýär, bu bolsa 3C-SiC-iň V görnüşli oýuk meýdanyny henizem aýdyň görünýän edýär.

(2) Ýokarsynda kiçijik bölejikler we gödek ýüzli üçburçluk kemçilikler bar

Bu görnüşli üçburçluk defektiniň depelerindäki bölejikler 4.2-nji suratda görkezilişi ýaly has kiçi. Üçburçluk meýdanynyň köp bölegi 4H-SiC-niň basgançak akymy bilen örtülendir, ýagny tutuş 3C-SiC gatlagy 4H-SiC gatlagynyň aşagyna doly gömülendir. Üçburçluk defekt ýüzünde diňe 4H-SiC-niň ösüş basgançaklaryny görmek bolýar, ýöne bu basgançaklar adaty 4H kristal ösüş basgançaklaryndan has ulydyr.

(3) Ýüzü tekiz bolan üçburçlukly kemçilikler

Bu görnüşli üçburçluk kemçiliginiň 4.3-nji suratda görkezilişi ýaly, ýüzi tekiz morfologiýasy bar. Şeýle üçburçluk kemçilikleri üçin 3C-SiC gatlagy 4H-SiC-niň basgançak akymy bilen örtülýär we ýüzdäki 4H kristal görnüşi has inçe we tekiz ösýär.

Epitaksial çukurlaryň kemçilikleri

Epitaksial çukurlar (çukurlar) iň köp duş gelýän ýüz morfologiýa kemçilikleriniň biridir we olaryň tipiki ýüz morfologiýasy we gurluş kontury 4.4-nji suratda görkezilen. Enjamyň arka tarapynda KOH bilen oýulandan soň synlanan dişli dislokasiýa (TD) korroziýa çukurlarynyň ýerleşýän ýeri, enjamy taýýarlamazdan öň epitaksial çukurlaryň ýerleşýän ýeri bilen aýdyň gabat gelýär, bu bolsa epitaksial çukur kemçilikleriniň emele gelmeginiň dişli dislokasiýalar bilen baglanyşyklydygyny görkezýär.

käşir kemçilikleri

Käşir kemçilikleri 4H-SiC epitaksial gatlaklarynda ýygy duş gelýän ýüz kemçiligidir we olaryň tipiki morfologiýasy 4.5-nji suratda görkezilen. Käşir kemçiliginiň basgançak ýaly dislokasiýalar bilen baglanyşykly bazal tekizlikde ýerleşýän Frankon we prizmatik üst-üst goýulýan çatlaklaryň kesişmegi bilen emele gelendigi habar berilýär. Şeýle hem, käşir kemçilikleriniň emele gelmeginiň substratdaky TSD bilen baglanyşyklydygy habar berildi. Tsuchida H. we beýlekiler epitaksial gatlakdaky käşir kemçilikleriniň dykyzlygynyň substratdaky TSD dykyzlygyna proporsionaldygyny anykladylar. Epitaksial ösüşden öň we soň ýüz morfologiýasynyň suratlaryny deňeşdirmek arkaly synlanan ähli käşir kemçilikleriniň substratdaky TSD bilen gabat gelýändigini anyklap bolýar. Wu H. we beýlekiler Raman saçylma synagynyň häsiýetnamasyny ulanyp, käşir kemçilikleriniň 3C kristal görnüşini däl-de, diňe 4H-SiC politipini öz içine alýandygyny anykladylar.

Üçburçluk kemçilikleriniň MOSFET enjamlarynyň häsiýetlerine täsiri

4.7-nji surat üçburçluk kemçilikleri öz içine alýan enjamyň bäş häsiýetnamasynyň statistik paýlanyşynyň gistogrammasydyr. Gök nokatly çyzyk enjamyň häsiýetnamasynyň pese gaçmagy üçin bölüji çyzyk, gyzyl nokatly çyzyk bolsa enjamyň näsazlygy üçin bölüji çyzykdyr. Enjamyň näsazlygy üçin üçburçluk kemçilikleri uly täsir edýär we näsazlyk derejesi 93% -den ýokarydyr. Bu, esasan, üçburçluk kemçilikleriniň enjamlaryň ters syzma häsiýetlerine täsiri bilen baglanyşyklydyr. Üçburçluk kemçilikleri öz içine alýan enjamlaryň 93% -ine çenli ters syzma ep-esli ýokarlandy. Mundan başga-da, üçburçluk kemçilikleri derweze syzma häsiýetlerine hem çynlakaý täsir edýär, pese gaçma derejesi 60%. 4.2-nji tablisada görkezilişi ýaly, bosaga naprýaženiýesiniň pese gaçmagy we göwre diodynyň häsiýetnamasynyň pese gaçmagy üçin üçburçluk kemçilikleriniň täsiri az we pese gaçma derejeleri degişlilikde 26% we 33% -dir. Garşylygyň ýokarlanmagyna sebäp bolmak babatda üçburçluk kemçilikleriniň täsiri gowşak we pese gaçma gatnaşygy takmynan 33% -dir.

Epitaksial çukur kemçilikleriniň MOSFET enjamlarynyň häsiýetlerine täsiri

4.8-nji surat epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamyň bäş häsiýetnamasynyň statistik paýlanyşynyň gistogrammasydyr. Gök nokatly çyzyk enjamyň häsiýetnamasynyň pese gaçmagy üçin bölüji çyzyk, gyzyl nokatly çyzyk bolsa enjamyň näsazlygy üçin bölüji çyzykdyr. Mundan SiC MOSFET nusgasynda epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlaryň sanynyň üçburçluk kemçilikleri öz içine alýan enjamlaryň sanyna deňdigini görmek bolýar. Epitaksial çukur kemçilikleriniň enjamyň häsiýetnamalaryna täsiri üçburçluk kemçiliklerinden tapawutlanýar. Enjamyň näsazlygy babatda epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlaryň näsazlyk derejesi diňe 47%. Üçburçluk kemçilikleri bilen deňeşdirilende, epitaksial çukur kemçilikleriniň enjamyň ters syzma häsiýetlerine we derweze syzma häsiýetlerine täsiri ep-esli gowşady, pese gaçma gatnaşygy degişlilikde 53% we 38% boldy, 4.3-nji tablisada görkezilişi ýaly. Beýleki tarapdan, epitaksial çukur kemçilikleriniň bosaga naprýaženiýe häsiýetnamalaryna, göwre diodynyň geçirijilik häsiýetlerine we garşylyklylyga täsiri üçburçluk kemçiliklerinden has uly, pese gaçma gatnaşygy 38% ýetýär.

Umuman, iki morfologiki kemçilik, ýagny üçburçluklar we epitaksial çukurjyklar, SiC MOSFET enjamlarynyň näsazlygyna we häsiýetli zaýalanmagyna uly täsir edýär. Üçburçlukly kemçilikleriň bolmagy iň ölüm howply bolup, näsazlyk derejesi 93% -e ýetýär we esasan enjamyň ters syzmagynyň ep-esli artmagy hökmünde ýüze çykýar. Epitaksial çukur kemçiliklerini öz içine alýan enjamlarda näsazlyk derejesi 47% -e pes boldy. Şeýle-de bolsa, epitaksial çukur kemçilikleri enjamyň bosaga naprýaženiýesine, göwre diodynyň geçirijilik häsiýetlerine we garşylyklylygyna üçburçlukly kemçiliklere garanyňda has uly täsir edýär.