PAM-XIAMEN puede suministrar obleas epitaxiales de SiC para dispositivos MOSFET; lea información adicional:https://www.powerwaywafer.com/sic-mosfet-structure.html. El proceso epitaxial del SiC forma inevitablemente varios defectos que afectan el rendimiento y la confiabilidad de los dispositivos de potencia de SiC. A continuación, exploramos específicamente el impacto de los defectos triangulares en el rendimiento de los dispositivos SiC MOSFET.

1. ¿Qué son los defectos triangulares?

El defecto triangular es una inclusión de politipo 3C-SiC que se extiende a lo largo de la dirección del plano basal hasta la superficie de la capa epitaxial de SiC. Puede generarse por la caída de partículas sobre la superficie de la capa epitaxial de SiC durante el proceso de crecimiento epitaxial. Las partículas están incrustadas en la capa epitaxial e interfieren con el proceso de crecimiento, lo que da como resultado inclusiones de politipo 3C-SiC que exhiben características de superficie triangulares afiladas, con las partículas ubicadas en los vértices de la región triangular. Muchos estudios también atribuyen el origen de las inclusiones polimórficas a parámetros inadecuados como rayones superficiales, microtúbulos y procesos de crecimiento.

Sin embargo, debido a los diferentes mecanismos de crecimiento, existen diferencias significativas en la morfología de muchos defectos triangulares en la superficie de la capa epitaxial. Se puede dividir a grandes rasgos en los siguientes tipos:

1.1 Defecto triangular con partículas grandes en la parte superior

Este tipo de defecto triangular tiene una partícula esférica de gran tamaño en la parte superior, que puede ser causada por la caída de objetos durante el proceso de crecimiento. En la dirección descendente del vértice se puede observar una pequeña zona triangular con una superficie rugosa. Esto se debe a que durante el proceso epitaxial, se formaron sucesivamente dos capas diferentes de 3C-SiC en la región triangular, con la primera capa nucleándose en la interfaz y creciendo a través del flujo escalonado de 4H-SiC. A medida que aumenta el grosor de la capa epitaxial, la segunda capa de politipo 3C se nuclea y crece en hoyos triangulares más pequeños, pero el paso de crecimiento de 4H no cubre completamente el área del politipo 3C, lo que hace que el área de surco en forma de V de 3C-SiC siga siendo claramente visible. visible, como se muestra en la Fig. 1.

Fig. 1 Morfología de la superficie de defectos triangulares con partículas grandes en la parte superior

1.2 Partículas pequeñas en la parte superior y defectos triangulares rugosos en la superficie

Las partículas en los vértices de este tipo de defecto triangular son mucho más pequeñas, como se muestra en la Fig. 2. Y la mayoría de las regiones triangulares están cubiertas por el flujo escalonado de 4H-SiC, es decir, toda la capa de 3C-SiC está completamente incrustado debajo de la capa de 4H-SiC. La superficie del defecto triangular solo puede ver los pasos de crecimiento de 4H SiC, pero estos pasos son mucho más grandes que los pasos de crecimiento de cristales de 4H convencionales.

Fig. 2 Diagrama de pequeñas partículas en la parte superior y defectos triangulares rugosos en la superficie.

1.3 Defectos de triángulo liso en la superficie

Este tipo de defecto triangular tiene una morfología de superficie suave, como se muestra en la Fig. 3. Para tales defectos triangulares, la capa de 3C-SiC está cubierta por un flujo escalonado de 4H-SiC, y el crecimiento del cristal de 4H en la superficie es más fino y suave.

Fig. 3 Morfología superficial de defectos triangulares lisos en la superficie.

2. Influencias de los defectos triangulares en las características de los dispositivos MOSFET de SiC

Los investigadores han estudiado las influencias de los defectos triangulares en el rendimiento de los MOSFET de SiC y los resultados se muestran en la Fig. 4, que muestra un histograma de la distribución estadística de cinco características de dispositivos con defectos triangulares. La línea discontinua azul representa la línea de segmentación de la degradación del dispositivo y la línea discontinua roja representa la línea de segmentación de la falla del dispositivo. Para las fallas del dispositivo que se muestran en la Tabla 1, los defectos triangulares tienen un impacto significativo, con una tasa de falla superior al 93%. Esto se atribuye principalmente a la influencia de los defectos triangulares en las características de fuga inversa de los dispositivos, y hasta el 93% de los dispositivos que contienen defectos triangulares experimentan un aumento significativo en la fuga inversa. Además, la influencia de los defectos triangulares en las características de fuga de la compuerta también es muy grave, con una tasa de degradación del 60%. Como se muestra en la Tabla 1, para la degradación del voltaje umbral y las características del diodo del cuerpo, la influencia de los defectos triangulares es relativamente pequeña, con proporciones de degradación del 26% y 33%, respectivamente. En términos de provocar un aumento en la resistencia de la conducción, la influencia de los defectos triangulares es relativamente débil, con una tasa de degradación de aproximadamente el 33%.

Fig. 4 Histogramas de varias distribuciones características de MOSFET de SiC con defectos triangulares

En general, el estudio demostró que los defectos triangulares tienen un impacto significativo en la falla y la degradación característica de los dispositivos MOSFET de SiC. La existencia de defectos triangulares es la más fatal, con una tasa de falla de hasta el 93%, que se manifiesta principalmente como un aumento significativo en la fuga inversa del dispositivo.

Para obtener más información, por favor contáctenos por correo electrónico avictorchan@powerwaywafer.comypowerwaymaterial@gmail.com.