Üçgensel kusur
Üçgen kusurlar, SiC epitaksiyel katmanlardaki en ölümcül morfolojik kusurlardır. Çok sayıda literatür raporu, üçgen kusurların oluşumunun 3C kristal formuyla ilişkili olduğunu göstermiştir. Ancak, farklı büyüme mekanizmaları nedeniyle, epitaksiyel katmanın yüzeyindeki birçok üçgen kusurun morfolojisi oldukça farklıdır. Kabaca aşağıdaki türlere ayrılabilir:
(1) Üstte büyük parçacıklar bulunan üçgen kusurlar vardır
Bu tip üçgen kusurun tepesinde, büyüme süreci sırasında düşen nesneler tarafından oluşturulabilecek büyük bir küresel parçacık bulunur. Bu tepe noktasından aşağı doğru pürüzlü bir yüzeye sahip küçük bir üçgen alan görülebilir. Bunun nedeni, epitaksiyel süreç sırasında, üçgen alanda ardışık olarak iki farklı 3C-SiC katmanının oluşması ve bunlardan ilk katmanın arayüzde çekirdeklenmesi ve 4H-SiC adım akışı boyunca büyümesidir. Epitaksiyel katmanın kalınlığı arttıkça, 3C politipinin ikinci katmanı çekirdeklenir ve daha küçük üçgen çukurlarda büyür, ancak 4H büyüme adımı 3C politipi alanını tamamen kaplamaz ve 3C-SiC'nin V şeklindeki oluk alanını hala açıkça görünür hale getirir
(2) Üstte küçük parçacıklar ve pürüzlü yüzeyli üçgen kusurlar var
Bu tür üçgen kusurun köşelerindeki parçacıklar, Şekil 4.2'de gösterildiği gibi çok daha küçüktür. Ve üçgen alanın çoğu 4H-SiC'nin adım akışıyla kaplıdır, yani tüm 3C-SiC tabakası tamamen 4H-SiC tabakasının altına gömülüdür. Üçgen kusur yüzeyinde yalnızca 4H-SiC'nin büyüme adımları görülebilir, ancak bu adımlar geleneksel 4H kristal büyüme adımlarından çok daha büyüktür.
(3) Pürüzsüz yüzeyli üçgen kusurlar
Bu tip üçgen kusurlar, Şekil 4.3'te gösterildiği gibi pürüzsüz bir yüzey morfolojisine sahiptir. Bu tür üçgen kusurlar için, 3C-SiC tabakası 4H-SiC'nin kademeli akışıyla kaplanır ve yüzeydeki 4H kristal formu daha ince ve pürüzsüz hale gelir.
Epitaksiyel çukur kusurları
Epitaksiyel çukurlar (çukurlar) en yaygın yüzey morfolojisi kusurlarından biridir ve tipik yüzey morfolojisi ve yapısal ana hatları Şekil 4.4'te gösterilmiştir. Cihazın arkasında KOH aşındırmasından sonra gözlemlenen diş açma dislokasyonu (TD) korozyon çukurlarının konumu, cihaz hazırlanmadan önceki epitaksiyel çukurların konumuyla açık bir şekilde örtüşmektedir ve bu da epitaksiyel çukur kusurlarının oluşumunun diş açma dislokasyonlarıyla ilişkili olduğunu göstermektedir.
havuç kusurları
Havuç kusurları, 4H-SiC epitaksiyel katmanlarda yaygın bir yüzey kusurudur ve tipik morfolojileri Şekil 4.5'te gösterilmiştir. Havuç kusurunun, basamaklı çıkıklarla birbirine bağlanan bazal düzlemde bulunan Franconian ve prizmatik istifleme kusurlarının kesişmesiyle oluştuğu bildirilmiştir. Ayrıca havuç kusurlarının oluşumunun substrattaki TSD ile ilişkili olduğu da bildirilmiştir. Tsuchida H. ve arkadaşları, epitaksiyel katmandaki havuç kusurlarının yoğunluğunun, substrattaki TSD yoğunluğuyla orantılı olduğunu bulmuştur. Ve epitaksiyel büyümeden önce ve sonra yüzey morfolojisi görüntülerini karşılaştırarak, gözlenen tüm havuç kusurlarının substrattaki TSD'ye karşılık geldiği bulunabilir. Wu H. ve arkadaşları, havuç kusurlarının 3C kristal formunu içermediğini, ancak yalnızca 4H-SiC politipini içerdiğini bulmak için Raman saçılma testi karakterizasyonunu kullanmıştır.
Üçgen kusurların MOSFET cihaz özelliklerine etkisi
Şekil 4.7, üçgen kusurlar içeren bir cihazın beş karakteristiğinin istatistiksel dağılımının bir histogramıdır. Mavi noktalı çizgi, cihaz karakteristik bozulması için ayırma çizgisidir ve kırmızı noktalı çizgi, cihaz arızası için ayırma çizgisidir. Cihaz arızası için, üçgen kusurlar büyük bir etkiye sahiptir ve arıza oranı %93'ten fazladır. Bu, esas olarak üçgen kusurların cihazların ters sızıntı karakteristikleri üzerindeki etkisine atfedilir. Üçgen kusurlar içeren cihazların %93'üne kadar önemli ölçüde artmış ters sızıntıya sahiptir. Ek olarak, üçgen kusurlar ayrıca %60'lık bir bozulma oranıyla kapı sızıntı karakteristikleri üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir. Tablo 4.2'de gösterildiği gibi, eşik voltajı bozulması ve gövde diyotu karakteristik bozulması için, üçgen kusurların etkisi küçüktür ve bozulma oranları sırasıyla %26 ve %33'tür. Dirençte artışa neden olma açısından, üçgen kusurların etkisi zayıftır ve bozulma oranı yaklaşık %33'tür.
Epitaksiyel çukur kusurlarının MOSFET cihaz özelliklerine etkisi
Şekil 4.8, epitaksiyel çukur kusurları içeren bir cihazın beş karakteristiğinin istatistiksel dağılımının bir histogramıdır. Mavi noktalı çizgi cihaz karakteristik bozulması için ayırma çizgisidir ve kırmızı noktalı çizgi cihaz arızası için ayırma çizgisidir. Buradan, SiC MOSFET örneğindeki epitaksiyel çukur kusurları içeren cihaz sayısının üçgen kusurlar içeren cihaz sayısına eşit olduğu görülebilir. Epitaksiyel çukur kusurlarının cihaz karakteristikleri üzerindeki etkisi üçgen kusurların etkisinden farklıdır. Cihaz arızası açısından, epitaksiyel çukur kusurları içeren cihazların arıza oranı yalnızca %47'dir. Üçgen kusurlarla karşılaştırıldığında, epitaksiyel çukur kusurlarının cihazın ters sızıntı karakteristikleri ve kapı sızıntı karakteristikleri üzerindeki etkisi önemli ölçüde zayıflamış olup, Tablo 4.3'te gösterildiği gibi sırasıyla %53 ve %38'lik bozulma oranları vardır. Öte yandan, epitaksiyel çukur kusurlarının eşik voltaj karakteristikleri, gövde diyot iletim karakteristikleri ve on-direnç üzerindeki etkisi üçgen kusurlara göre daha büyük olup, bozulma oranı %38'e ulaşmaktadır.
Genel olarak, üçgenler ve epitaksiyel çukurlar olmak üzere iki morfolojik kusur, SiC MOSFET cihazlarının arızası ve karakteristik bozulması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Üçgensel kusurların varlığı en ölümcül olanıdır ve %93 kadar yüksek bir arıza oranına sahiptir ve esas olarak cihazın ters sızıntısında önemli bir artış olarak ortaya çıkar. Epitaksiyel çukur kusurları içeren cihazların %47'lik daha düşük bir arıza oranı vardı. Ancak, epitaksiyel çukur kusurları, cihazın eşik voltajı, gövde diyot iletim özellikleri ve on-direnç üzerinde üçgensel kusurlardan daha büyük bir etkiye sahiptir.
Gönderi zamanı: 16-Nis-2024