Uchburchak nuqson
Uchburchak nuqsonlar SiC epitaksial qatlamlaridagi eng halokatli morfologik nuqsonlardir. Ko'p sonli adabiyotlar shuni ko'rsatadiki, uchburchak nuqsonlarning shakllanishi 3C kristall shakli bilan bog'liq. Biroq, turli o'sish mexanizmlari tufayli epitaksial qatlam yuzasidagi ko'plab uchburchak nuqsonlarning morfologiyasi juda farq qiladi. Uni taxminan quyidagi turlarga bo'lish mumkin:
(1) Yuqori qismida katta zarrachalar bo'lgan uchburchak nuqsonlar mavjud
Bu turdagi uchburchak nuqsonning yuqori qismida katta sharsimon zarracha mavjud bo'lib, u o'sish jarayonida narsalarning yiqilishi natijasida yuzaga kelishi mumkin. Ushbu tepadan pastga qarab notekis yuzaga ega kichik uchburchak maydonni kuzatish mumkin. Buning sababi, epitaksial jarayon davomida uchburchak sohada ketma-ket ikkita turli 3C-SiC qatlamlari hosil bo'ladi, ulardan birinchi qatlam chegarada yadrolanadi va 4H-SiC bosqich oqimi orqali o'sadi. Epitaksial qatlam qalinligi oshgani sayin, 3C politipning ikkinchi qatlami yadrolanadi va kichikroq uchburchak chuqurchalarda o'sadi, ammo 4H o'sish bosqichi 3C politip maydonini to'liq qoplamaydi, bu esa 3C-SiC ning V shaklidagi oluk maydonini hali ham aniq ko'rinadigan qiladi.
(2) Yuqori qismida mayda zarrachalar va qo'pol sirtli uchburchak nuqsonlar mavjud
Ushbu turdagi uchburchak nuqsonning uchlaridagi zarrachalar ancha kichikroq, bu 4.2-rasmda ko'rsatilgan. Va uchburchak maydonining katta qismi 4H-SiC ning bosqichli oqimi bilan qoplangan, ya'ni butun 3C-SiC qatlami 4H-SiC qatlami ostiga to'liq singib ketgan. Uchburchak nuqson yuzasida faqat 4H-SiC ning o'sish bosqichlarini ko'rish mumkin, ammo bu bosqichlar an'anaviy 4H kristall o'sish bosqichlariga qaraganda ancha katta.
(3) Silliq sirtli uchburchak nuqsonlar
Bu turdagi uchburchak nuqson 4.3-rasmda ko'rsatilgandek silliq sirt morfologiyasiga ega. Bunday uchburchak nuqsonlar uchun 3C-SiC qatlami 4H-SiC ning bosqichma-bosqich oqimi bilan qoplanadi va sirtdagi 4H kristall shakli ingichka va silliqroq o'sadi.
Epitaksial chuqurcha nuqsonlari
Epitaksial chuqurchalar (chuqurchalar) eng keng tarqalgan sirt morfologiyasi nuqsonlaridan biri bo'lib, ularning odatiy sirt morfologiyasi va strukturaviy konturlari 4.4-rasmda ko'rsatilgan. Qurilmaning orqa tomoniga KOH o'yib ishlangandan so'ng kuzatilgan rezba dislokatsiyasi (TD) korroziya chuqurchalarining joylashuvi qurilmani tayyorlashdan oldingi epitaksial chuqurchalarning joylashuvi bilan aniq mos keladi, bu esa epitaksial chuqurcha nuqsonlarining shakllanishi rezba dislokatsiyasi bilan bog'liqligini ko'rsatadi.
sabzi nuqsonlari
Sabzi nuqsonlari 4H-SiC epitaksial qatlamlarida keng tarqalgan sirt nuqsoni bo'lib, ularning odatiy morfologiyasi 4.5-rasmda ko'rsatilgan. Sabzi nuqsoni bazal tekislikda joylashgan va bosqichma-bosqich dislokatsiyalar bilan bog'langan Frankon va prizmatik ustma-ust tushish yoriqlarining kesishmasidan hosil bo'lganligi haqida xabar berilgan. Shuningdek, sabzi nuqsonlarining shakllanishi substratdagi TSD bilan bog'liqligi haqida xabar berilgan. Tsuchida H. va boshqalar epitaksial qatlamdagi sabzi nuqsonlarining zichligi substratdagi TSD zichligiga mutanosib ekanligini aniqladilar. Va epitaksial o'sishdan oldin va keyin sirt morfologiyasi tasvirlarini taqqoslash orqali kuzatilgan barcha sabzi nuqsonlari substratdagi TSDga mos kelishini aniqlash mumkin. Wu H. va boshqalar Raman sochilish sinovining tavsifidan foydalanib, sabzi nuqsonlari 3C kristall shaklini emas, balki faqat 4H-SiC politipini o'z ichiga olganligini aniqladilar.
Uchburchak nuqsonlarning MOSFET qurilmasining xususiyatlariga ta'siri
4.7-rasm uchburchak nuqsonlarni o'z ichiga olgan qurilmaning beshta xususiyatining statistik taqsimotining gistogrammasidir. Moviy nuqta chiziq qurilma xarakteristikasining buzilishini ajratuvchi chiziq, qizil nuqta chiziq esa qurilmaning ishdan chiqishini ajratuvchi chiziqdir. Qurilmaning ishdan chiqishi uchun uchburchak nuqsonlar katta ta'sir ko'rsatadi va ishdan chiqish darajasi 93% dan yuqori. Bu asosan uchburchak nuqsonlarning qurilmalarning teskari oqish xususiyatlariga ta'siri bilan bog'liq. Uchburchak nuqsonlarni o'z ichiga olgan qurilmalarning 93% gacha teskari oqish sezilarli darajada oshgan. Bundan tashqari, uchburchak nuqsonlar ham darvoza oqish xususiyatlariga jiddiy ta'sir ko'rsatadi, buzilish darajasi 60% ni tashkil qiladi. 4.2-jadvalda ko'rsatilganidek, chegara kuchlanishining buzilishi va korpus diodining xarakteristikasining buzilishi uchun uchburchak nuqsonlarning ta'siri kichik va buzilish nisbati mos ravishda 26% va 33% ni tashkil qiladi. Qarshilikning oshishiga olib keladigan uchburchak nuqsonlarning ta'siri zaif va buzilish nisbati taxminan 33% ni tashkil qiladi.
Epitaksial chuqurcha nuqsonlarining MOSFET qurilmasining xususiyatlariga ta'siri
4.8-rasm epitaksial chuqurcha nuqsonlarini o'z ichiga olgan qurilmaning beshta xususiyatining statistik taqsimotining gistogrammasidir. Moviy nuqta chiziq qurilma xarakteristikasining degradatsiyasini ajratuvchi chiziq, qizil nuqta chiziq esa qurilmaning ishdan chiqishini ajratuvchi chiziqdir. Bundan ko'rinib turibdiki, SiC MOSFET namunasidagi epitaksial chuqurcha nuqsonlarini o'z ichiga olgan qurilmalar soni uchburchak nuqsonlarni o'z ichiga olgan qurilmalar soniga teng. Epitaksial chuqurcha nuqsonlarining qurilma xususiyatlariga ta'siri uchburchak nuqsonlarnikidan farq qiladi. Qurilmaning ishdan chiqishi nuqtai nazaridan, epitaksial chuqurcha nuqsonlarini o'z ichiga olgan qurilmalarning ishdan chiqish darajasi atigi 47% ni tashkil qiladi. Uchburchak nuqsonlar bilan taqqoslaganda, epitaksial chuqurcha nuqsonlarining qurilmaning teskari oqish xususiyatlari va darvoza oqish xususiyatlariga ta'siri sezilarli darajada zaiflashgan, degradatsiya nisbati mos ravishda 53% va 38% ni tashkil qiladi, bu 4.3-jadvalda ko'rsatilgan. Boshqa tomondan, epitaksial chuqurcha nuqsonlarining ostona kuchlanish xususiyatlariga, korpus diodining o'tkazuvchanlik xususiyatlariga va qarshilikka ta'siri uchburchak nuqsonlarnikidan kattaroq, degradatsiya nisbati esa 38% ga etadi.
Umuman olganda, ikkita morfologik nuqson, ya'ni uchburchaklar va epitaksial chuqurchalar, SiC MOSFET qurilmalarining ishdan chiqishi va xarakterli degradatsiyasiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Uchburchak nuqsonlarning mavjudligi eng halokatli hisoblanadi, ishdan chiqish darajasi 93% gacha, asosan qurilmaning teskari oqishining sezilarli darajada oshishi sifatida namoyon bo'ladi. Epitaksial chuqurcha nuqsonlarini o'z ichiga olgan qurilmalarning ishdan chiqish darajasi 47% ga pastroq edi. Biroq, epitaksial chuqurcha nuqsonlari qurilmaning chegara kuchlanishiga, korpus diodining o'tkazuvchanlik xususiyatlariga va qarshilikka uchburchak nuqsonlarga qaraganda ko'proq ta'sir qiladi.
Nashr vaqti: 2024-yil 16-aprel