Τα υποστρώματα καρβιδίου του πυριτίου χρησιμοποιούνται ευρέως για την κατασκευή συσκευών ισχύος που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν σε υψηλή τάση, υψηλή θερμοκρασία και υψηλή συχνότητα εναλλαγής.τα ηλεκτρικά πλεονεκτήματα του SiC μπορούν να υλοποιηθούν πλήρως μόνο όταν το υπόστρωμα και τα επιταξιακά στρώματα έχουν επαρκώς χαμηλή πυκνότητα κρυσταλλογραφικών ελαττωμάτων.

Μεταξύ των ελαττωμάτων που σχετίζονται με την ανάπτυξη των κρυστάλλων SiC, οι μικροσωλήνες και οι εκτοπίσεις του βασικού επιπέδου είναι ιδιαίτερα σημαντικές.και τα δύο μπορούν να μειώσουν την απόδοση της συσκευής, επηρεάζουν τις ηλεκτρικές επιδόσεις και δημιουργούν μακροπρόθεσμους κινδύνους αξιοπιστίας.

Η κατανόηση αυτών των ελαττωμάτων βοηθά τους κατασκευαστές συσκευών, τους προμηθευτές επιταξίας και τους αγοραστές υποστρώματος να αξιολογήσουν εάν ένα προϊόνΠλακέτα SiC είναι κατάλληλο για διόδους Schottky, MOSFET, διπολικές συσκευές και άλλες απαιτητικές εφαρμογές ημιαγωγών.

Τι είναι ένας μικροσωλήνας σε έναν κρύσταλλο SiC;

Ένας μικροσωλήνας είναι ένα κρυσταλλογραφικό ελάττωμα κενού πυρήνα που συνήθως αναπτύσσεται γύρω από μια βίδα εκτόπισμα με ένα μεγάλο φορέα Burgers.ο κρυστάλλος περιέχει ένα στενό κούφιο κανάλι που εκτείνεται μέσω μέρους ή ολόκληρης της σφαίρας SiC.

Το ελάττωμα γενικά αυξάνεται περίπου κατά μήκος του κρυσταλλογραφικού άξονα C και μπορεί να διασταυρώσει την γυαλισμένη επιφάνεια της πλάκας.

Επειδή ένας μικροσωλήνας έχει έναν πραγματικό κενό πυρήνα, είναι πιο σοβαρός από μια συνηθισμένη εξάρθρωση της πετονιάς.Δημιουργεί μια τοπική περιοχή όπου η κρυσταλλική δομή και οι ηλεκτρικές ιδιότητες διαταράσσονται σημαντικά..

Οι μικροσωλήνες ήταν κάποτε μεταξύ των κύριων περιορισμών που επηρεάζουν τα εμπορικά υπόστρωμα SiC.Η ποιότητα των σπόρων και ο έλεγχος του θερμικού πεδίου έχουν μειώσει σημαντικά τις πυκνότητες των μικροσωλήνων στα σύγχρονα εμπορικά πλακίδιαΠαρ' όλα αυτά, η επιθεώρηση των μικροσωλήνων παραμένει σημαντική για συσκευές υψηλής τάσης και μεγάλων εμβαδών, διότι ακόμη και ένας μικρός αριθμός φονικών ελαττωμάτων μπορεί να μειώσει την απόδοση κατασκευής.

Πώς οι μικροσωλήνες επηρεάζουν τις επιδόσεις των συσκευών SiC

Οι μικροσωλήνες μπορούν να επηρεάσουν μια συσκευή με πολλούς τρόπους.

Προωθημένη Ηλεκτρική Καταπολέμηση

Όταν εφαρμόζεται υψηλή αντίστροφη τάση, το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να συγκεντρωθεί γύρω από το ελάττωμα.

Αυτή η τοπική βελτίωση του πεδίου μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση της συσκευής σε τάση σημαντικά χαμηλότερη από την προβλεπόμενη.

Η επίδραση είναι ιδιαίτερα σοβαρή σε συσκευές υψηλής τάσης, επειδή η περιοχή της ενεργού συσκευής είναι μεγαλύτερη και αυξάνεται η πιθανότητα αντιμετώπισης κρίσιμου ελαττώματος υποστρώματος.

Αυξημένο ρεύμα διαρροής

Ο κούφος πυρήνας και η περιβάλλουσα σχάρα στρέβλωσης μπορεί να δημιουργήσουν διαδρόμους διαρροής μέσω του υποστρώματος και της επιταξιακής δομής.

Επομένως, οι συσκευές που βρίσκονται κοντά σε μικροσωλήνες μπορεί να παρουσιάζουν αυξημένο αντίστροφο ρεύμα διαρροής, ασταθή χαρακτηριστικά μπλοκάρισμα ή βλάβη κατά τη διάρκεια ηλεκτρικού ελέγχου.

Μειωμένη απόδοση κυψελών

Ένας μικροσωλήνας μπορεί να επηρεάσει ολόκληρη την κάθετη δομή της συσκευής πάνω από τη θέση του.

Για συσκευές μεγάλης έκτασης, ένας μόνο μικροσωλήνας μπορεί να καταστήσει ολόκληρο το πετράδι αχρησιμοποίητο.

Προπαραγωγή επιταξιακών ελαττωμάτων

Τα ελαττώματα σε ένα υπόστρωμα SiC μπορούν να εξαπλωθούν σε ένα ομοεπιταξικό στρώμα που αναπτύσσεται στην πλάκα.Επομένως, τα ελαττώματα του υποστρώματος που σχετίζονται με τις βίδες μπορεί να επηρεάσουν τη μορφολογία και την κρυσταλλική ποιότητα του υπερυψωμένου επιπεδίου..

Έρευνες για την επιταξία SiC έχουν δείξει ότι οι εκτοπίσεις του υποστρώματος μπορούν να αναπαραχθούν ή να μετατραπούν καθώς το επιταξιακό στρώμα μεγαλώνει,για τον λόγο αυτό η ποιότητα ελαττώματος υποστρώματος παραμένει σχετική ακόμη και μετά την επιταξιακή εναπόθεση.

Τι Είναι μια Βασική Βάση;

Μια εκτόνωση του βασικού επιπέδου, συνήθως συντομογραφείται ως BPD, είναι μια εκτόνωση που βρίσκεται κυρίως στο βασικό επίπεδο του εξαγωνικού κρύσταλλου SiC.

Στο 4H-SiC, το βασικό επίπεδο αντιστοιχεί στο κρυσταλλογραφικό επίπεδο κάθετο στον άξονα C.Τα BPDs μπορούν να ταξιδέψουν πλευρικά μέσα από τον κρύσταλλο.

Οι BPDs μπορούν να προκύψουν κατά τη διάρκεια της φυσικής ανάπτυξης κρυστάλλων μεταφοράς ατμού λόγω θερμικού στρες, μη ομοιόμορφης κατανομής θερμοκρασίας ή χαλάρωσης της πίεσης.Η έρευνα δείχνει ότι η θερμοελαστική πίεση στον αναπτυσσόμενο κρύσταλλο μπορεί να προωθήσει την πυρήνα και τον πολλαπλασιασμό των BPD, ιδιαίτερα όταν η διαλυμένη πίεση κοπής κατά μήκος του βασικού επιπέδου γίνεται αρκετά υψηλή.

Μπορούν επίσης να σχετίζονται με την πίεση που εισάγεται κατά τη διάρκεια της ψύξης, της κοπής, της άλεσης ή άλλων σταδίων επεξεργασίας πλακών.

Πώς οι εκτοπισμοί του βασικού επιπέδου επηρεάζουν τις επιδόσεις του SiC

Τα BPD είναι ιδιαίτερα σημαντικά επειδή μπορούν να επηρεάσουν τόσο τις διπολικές όσο και τις μονοπολικές συσκευές SiC.

Σχηματισμός ελαττωμάτων στοίβασης

Ένας από τους σημαντικότερους κινδύνους που σχετίζονται με την εκτόνωση του βασικού επιπέδου είναι η ικανότητά του να λειτουργεί ως πηγή επέκτασης σφάλματος στοίβασης.

Όταν το διπολικό ρεύμα ρέει μέσα από μια συσκευή SiC, ο επανασυνδυασμός ηλεκτρονίων-τρυπών κοντά σε μια BPD μπορεί να παρέχει ενέργεια που επιτρέπει σε ένα σφάλμα στοίβασης να επεκταθεί μέσω του επιταξιακού στρώματος.

Το διευρυμένο σφάλμα στοίβασης αλλάζει την τοπική ηλεκτρονική δομή και δημιουργεί μια περιοχή με υποβαθμισμένη μεταφορά φορέα.

Διπολική Βλάβη

Η διεύρυνση του σφάλματος στοιβάσματος μπορεί να αυξήσει την προωθητική τάση μιας διπολικής συσκευής SiC κατά τη διάρκεια της λειτουργίας.

Έχει ιστορικά αποτελέσει σημαντικό ζήτημα αξιοπιστίας για συσκευές όπως:

• Δίοδοι PiN·
• Τρανζίστορες διπολικής διασύνδεσης
• Θυρίστορες
• η διώδης σώματος των SiC MOSFET.

Καθώς το σφάλμα στοιβάσματος επεκτείνεται, η αποτελεσματική περιοχή αγωγής μπορεί να μειωθεί και η αντίσταση της συσκευής σε κατάσταση λειτουργίας μπορεί να αυξηθεί.

Η συσκευή μπορεί αρχικά να περάσει τις ηλεκτρικές δοκιμές, αλλά να παρουσιάσει σταδιακά υποβαθμισμένη απόδοση μετά από παρατεταμένη έγχυση ρεύματος.

Επιπτώσεις στις διόδους σώματος SiC MOSFET

Αν και τα SiC MOSFET ταξινομούνται ως μονοπολικές συσκευές, οι εγγενείς διόδοι του σώματος τους διεξάγουν διπολικό ρεύμα.

Όταν η διώδης σώματος λειτουργεί για παρατεταμένο χρονικό διάστημα, η επέκταση του σφάλματος στοίβασης που σχετίζεται με το BPD μπορεί να προκαλέσει παρακμή προώθησης τάσης ή αυξημένη αντίσταση.

Οι σύγχρονες δομές συσκευών και οι επιταξιακές διεργασίες έχουν μειώσει σημαντικά αυτόν τον κίνδυνο, αλλά η πυκνότητα BPD παραμένει μια σημαντική εξέταση όταν αναμένεται η λειτουργία σωματικών διόδων MOSFET.

Κίνδυνοι διαρροής και αξιοπιστίας

Τα BPD και τα συναφή λάθη στοίβωσης μπορούν να τροποποιήσουν τη διάρκεια ζωής του τοπικού φορέα, τη συμπεριφορά επανασυνδυασμού και τη ροή ρεύματος.

Ανάλογα με τη θέση τους και την αλληλεπίδραση με άλλα ελαττώματα, μπορούν να συμβάλουν:

• τοπική διαρροή·
• αστάθεια προώθησης τάσης·
• τρέχουσα συμπύκνωση·
• μειωμένη διάρκεια ζωής του φορείς μειοψηφίας·
• μακροπρόθεσμη μεταβολή αξιοπιστίας.

Η επίδρασή της εξαρτάται από τον τύπο της συσκευής, τις τρέχουσες συνθήκες,η επιταξιακή δομή και εάν η εξόρθωση παραμένει στο βασικό επίπεδο ή μετατρέπεται σε άλλο τύπο εξόρθωσης.

ΔΕΠ Προάσπιση από το υπόστρωμα στο επιτακτική στρώση

Κατά τη διάρκεια της επιταξιακής ανάπτυξης 4H-SiC, ένα BPD που προέρχεται από το υπόστρωμα μπορεί να συμπεριφέρεται με δύο κύριους τρόπους.

Μπορεί να:

1. συνεχίζουν να αναπτύσσονται ως εκτοπισμός του βασικού επιπέδου στο επιστρώμα, ή
2. μετατρέπεται σε εκτόνωση της άκρης της πεταλούδας κοντά στη διεπαφή υποστρώματος-εpilayer.

Συνήθως προτιμάται η μετατροπή σε εκτόπισμα της άκρης της πεταλούδας, επειδή η εκτόπισμα της άκρης της πεταλούδας είναι λιγότερο πιθανό να δημιουργήσει ένα επεκτεινόμενο σφάλμα στο βασικό επίπεδο υπό διπολικό ρεύμα.

Μελέτες της επιταξίας 4H-SiC έχουν παρατηρήσει ότι τα υποστρώματα BPD μετατρέπονται σε εκτοξεύσεις άκρων νημάτων κοντά στην διεπαφή.Η συμπεριφορά μετατροπής επηρεάζεται από την ανάπτυξη σταδιακής ροής και τις επιταξιακές συνθήκες.

Σημαντικές μεταβλητές διαδικασίας μπορεί να περιλαμβάνουν:

• γωνία διακοπής του υποστρώματος·
• αναλογία C/Si·
• επιταξιακό ρυθμό ανάπτυξης·
• δομή βήματος επιφάνειας·
• διακοπές της ανάπτυξης·
• σχεδιασμός στρώματος θωρακιστή.

Για το λόγο αυτό, η ποιότητα SiC για συσκευές δεν μπορεί να αξιολογηθεί μόνο με την εξέταση του υποστρώματος.

Μικροσωλήνες έναντι εκτοπισμών στο βασικό επίπεδο

Παρόλο που και τα δύο είναι κρυσταλλογραφικά ελαττώματα, οι μικροσωλήνες και οι BPD δημιουργούν διαφορετικούς κινδύνους συσκευής.

Με απλούς όρους, οι μικροσωλήνες συνδέονται συχνά με άμεση απώλεια απόδοσης παραγωγής, ενώ οι BPD συνδέονται στενότερα με τη λειτουργική υποβάθμιση και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.

Ωστόσο, η πραγματική επίδραση οποιουδήποτε ελαττώματος εξαρτάται από την τοποθεσία, το μέγεθος, το περιβάλλον πεδίο άγχους και τη σχέση με τη δομή της ενεργού συσκευής.

Πώς ανιχνεύονται οι Μικροσωλήνες και οι ΔΕΠ

Καμία ενιαία μέθοδος ελέγχου δεν παρέχει πλήρεις πληροφορίες για κάθε ελάττωμα SiC.

Λιώσιμη χαρακτική KOH

Η χαλύβδωση με λιώσιμο υδροξείδιο του καλίου αποκαλύπτει επιλεκτικά εκτομές ως λάκκους χαλύβδευσης στην επιφάνεια SiC.

Οι μικροσωλήνες, οι εκτροπές βίδες πεταλούδας, οι εκτροπές άκρων πεταλούδας και οι εκτροπές βασικού επιπέδου μπορούν να παράγουν χαρακτηριστικά χαρακτικής με διαφορετικά σχήματα και μεγέθη.

Η χαρακτική KOH είναι χρήσιμη για τη μέτρηση της πυκνότητας ελαττωμάτων και την έρευνα, αλλά είναι καταστροφική επειδή τροποποιεί την επιφάνεια της πλάκας.Μια μελέτη του χαραγμένου 6H-SiC απέδειξε ότι βελτιστοποιημένες συνθήκες λιωμένου-KOH μπορούν να αποκαλύψουν μικροσωλήνες και πολλαπλούς τύπους εκτοπισμού.

Τοπογραφία ακτίνων Χ

Η τοπογραφία ακτίνων Χ είναι μια μη καταστροφική τεχνική που χαρτογραφεί την παραμόρφωση του πλέγματος που προκαλείται από κρυσταλλογραφικά ελαττώματα.

Μπορεί να αποκαλύψει:

• εκτοπισμοί του βασικού επιπέδου·
• διαταραχές της βίδες πετασμού·
• διαταραχές στην άκρη της πεταλούδας·
• σφάλματα στοίβασης·
• τα όρια των σιτηρών χαμηλής γωνίας.

Η τοπογραφία ακτίνων Χ του συγχροντρόν παρέχει ιδιαίτερα λεπτομερείς εικόνες ελαττωμάτων και χρησιμοποιείται ευρέως στην προηγμένη έρευνα κρυστάλλων SiC και την ανάλυση μηχανισμού ελαττωμάτων.

Πολωμένο φως και απεικόνιση με διπλή διάθλιψη

Τα πεδία άγχους γύρω από τις εξώσεις αλλάζουν την οπτική απόκριση του κρυστάλλου.

Πρόσφατες εργασίες έχουν αναδείξει την παρατήρηση με πόλικο φως ως μια γρήγορη μέθοδο για την οπτικοποίηση ελαττωμάτων και την αυτοματοποιημένη επιθεώρηση ποιότητας πλακών.

Φωτοφωτοφωτοφωτογραφία

Η απεικόνιση φωτοφωτισμού χρησιμοποιείται συχνά για την επιθεώρηση των επιταξιακών στρωμάτων SiC.

Μπορεί να ανιχνεύσει ηλεκτρικά ενεργά ελαττώματα και να βοηθήσει στον εντοπισμό σφαλμάτων στοίβασης, χαρακτηριστικών που σχετίζονται με την ΔΠΠ και άλλων επιταξιακών ατέλειων.

Διαφορετικά μήκη κύματος διέγερσης μπορούν να επιλεγούν για την επιθεώρηση διαφορετικών βάθρων ή τύπων ελαττωμάτων.

Οπτική και υπέρυθρη επιθεώρηση

Επειδή οι μικροσωλήνες περιέχουν κούφους πυρήνες, μερικοί μπορούν να παρατηρηθούν χρησιμοποιώντας οπτικές ή υπέρυθρες μεθόδους μετάδοσης.

Τα αυτοματοποιημένα συστήματα οπτικής επιθεώρησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χαρτογράφηση ελαττωμάτων ολόκληρου πλακιδίου, αν και η ικανότητά τους για ανίχνευση εξαρτάται από τις διαστάσεις ελαττωμάτων, το πάχος του πλακιδίου και την αντίθεση της εικόνας.

Χαρτογράφηση ηλεκτρικής συσκευής

Η δοκιμή της τελικής συσκευής παρέχει πρόσθετες ενδείξεις των επιπτώσεων ελαττωμάτων στο υπόστρωμα και στην επιταξία.

Η συσχέτιση των χαρτών ελαττωμάτων με τα ηλεκτρικά αποτελέσματα μπορεί να αποκαλύψει εάν ένα συγκεκριμένο ελάττωμα συνδέεται με:

• αντίστροφη διαρροή·
• χαμηλή τάση διακοπής·
• προώθηση τάσης προς τα εμπρός·
• μη φυσιολογική αντίσταση ενεργοποίησης·
• πρόωρη αποτυχία αξιοπιστίας.

Γιατί η πυκνότητα ελαττωμάτων δεν είναι ο μόνος δείκτης ποιότητας

Μια χαμηλότερη συνολική πυκνότητα εκτόξευσης είναι γενικά επιθυμητή, αλλά ένας μοναδικός αριθμός πυκνότητας δεν περιγράφει πλήρως την ποιότητα του υποστρώματος.

Δύο πλάκες με παρόμοιες συνολικές πυκνότητες ελαττωμάτων μπορεί να παράγουν διαφορετικές αποδόσεις συσκευής επειδή τα ελαττώματα έχουν διαφορετικούς τύπους και χωρικές κατανομές.

Σημαντικές εκτιμήσεις περιλαμβάνουν:

• τύπος ελαττώματος·
• πυκνότητα ομάδας ελαττωμάτων·
• ακτινική κατανομή·
• αποκλεισμός άκρων·
• χρήσιμη έκταση·
• παρουσία μεγάλων ζώνων απαλλαγμένων από ελαττώματα·
• συσχέτιση μεταξύ ελαττωμάτων υποστρώματος και ελαττωμάτων επιστρώματος·
• το μέγεθος της συσκευής.

Μια πλάκα που προορίζεται για πολλές μικρές συσκευές μπορεί να ανέχεται μια κατανομή ελαττωμάτων που θα ήταν απαράδεκτη για έναν μικρό αριθμό μεγάλων πινέλων υψηλής τάσης.

Ως εκ τούτου, οι προδιαγραφές του υποστρώματος θα πρέπει να αξιολογούνται σε σχέση με την σχεδιαζόμενη αρχιτεκτονική της συσκευής και τις διαστάσεις του πίνακα.

Τι πρέπει να ελέγξουν οι αγοραστές υποστρώματος SiC

Κατά την αγορά υποστρωμάτων SiC για επιταξία ή κατασκευή συσκευών, οι αγοραστές δεν θα πρέπει να βασίζονται μόνο στη διάμετρο, το πάχος και το ντόπινγκ.

Οι ακόλουθες πληροφορίες σχετικά με το ελάττωμα θα πρέπει επίσης να συζητούνται με τον προμηθευτή.

Σφιχτότητα μικροσωλήνων

Ζητήστε τη μέγιστη ή τυπική πυκνότητα των μικροσωλήνων και διευκρινίστε εάν η τιμή ισχύει για το πλήρες πλακάκι, την χρήσιμη περιοχή ή τα επιλεγμένα σημεία μέτρησης.

Για απαιτητικές εφαρμογές, μπορεί να απαιτείται προδιαγραφή χωρίς μικροσωλήνες εντός της ενεργού περιοχής.

Δυσσωματικότητα εκτόξευσης στο βασικό επίπεδο

Αναρωτηθείτε πώς μετριέται η πυκνότητα της BPD και αν η αναφερόμενη τιμή αναφέρεται στο υπόστρωμα, σε επιταξιακό στρώμα ή και στα δύο.

Πρέπει να αναφέρεται η τεχνική μέτρησης, διότι η χαρακτική, η τοπογραφία με ακτίνες Χ και οι οπτικές μέθοδοι ενδέχεται να μην παράγουν άμεσα εναλλάξιμα αποτελέσματα.

Δυσσωρευτικότητα εξάρθρωσης της πεταλούδας

Οι ΜΑΠ θα πρέπει να αξιολογούνται μαζί με:

• διαταραχές της βίδες πετασμού·
• διαταραχές στην άκρη της πεταλούδας·
• Εναλλακτικές εξώσεις.

Η μετατροπή των BPD σε εξάρθρωση της πετσέτας κατά την επιταγή καθιστά ιδιαίτερα σημαντική αυτή τη συνδυασμένη αξιολόγηση.

Χάρτες ελαττωμάτων

Για εφαρμογές υψηλής αξίας, ζητήστε έναν χάρτη ελαττωμάτων σε επίπεδο πλακέτας αντί μόνο μιας μέσης πυκνότητας.

Ένας χάρτης ελαττωμάτων διευκολύνει τον εντοπισμό συστάσεων, ελαττωμάτων που σχετίζονται με τις άκρες και περιοχών κατάλληλων για βαλβίδες μεγάλης έκτασης.

Επιταξιακή συμβατότητα

Επιβεβαιώνεται ότι ο προσανατολισμός του υποστρώματος, η γωνία διακοπής, η επιφάνεια και το επίπεδο ελαττώματος είναι κατάλληλα για την προβλεπόμενη επιταξιακή διαδικασία.

Ο πολλαπλασιασμός και η μετατροπή των BPD μπορεί να εξαρτώνται από τις επιταξιακές συνθήκες ανάπτυξης, συμπεριλαμβανομένης της αναλογίας C/Si και του ρυθμού ανάπτυξης.

Πρότυπο επιθεώρησης

Η προδιαγραφή αγοράς θα πρέπει να καθορίζει:

• μέθοδο επιθεώρησης·
• επιφάνεια που ελέγχεται·
• αποκλεισμός άκρων·
• συχνότητα δειγματοληψίας·
• κριτήρια αποδοχής·
• μορφή υποβολής εκθέσεων.

Χωρίς συνεπή κριτήρια ελέγχου, μπορεί να είναι δύσκολο να συγκριθούν οι αριθμοί πυκνότητας ελαττωμάτων από διαφορετικούς προμηθευτές.

Πώς οι κατασκευαστές SiC μειώνουν αυτά τα ελαττώματα

Η μείωση των μικροσωλήνων και των BPD απαιτεί έλεγχο σε όλη την ανάπτυξη των σφαιρών και την κατασκευή πλακιδίων.

Σημαντικές στρατηγικές περιλαμβάνουν:

• βελτίωση της ποιότητας των κρυστάλλων σπόρων;
• σταθεροποίηση του θερμικού πεδίου PVT·
• μείωση των ακτινικών και αξονικών θερμικών κλίσεων·
• τον έλεγχο της διεπαφής ανάπτυξης κρυστάλλων·
• ελαχιστοποίηση της θερμοελαστικής πίεσης·
• βελτιστοποίηση των συνθηκών ψύξης·
• Ελέγχοντας το σχηματισμό των κρυστάλλων ώμων·
• μείωση της υπολειμματικής πίεσης που προκαλείται από την επεξεργασία·
• βελτιστοποίηση της επιταξιακής βήμα- ροή της ανάπτυξης.

Η μείωση μικροτύπων έχει επωφεληθεί σημαντικά από τη βελτιωμένη τεχνολογία ανάπτυξης και την επιλογή σπόρων.

Η μείωση της ΔΕΠ παραμένει πιο περίπλοκη επειδή οι ΔΕΠ μπορούν να δημιουργήσουν πυρήνα και να πολλαπλασιαστούν υπό θερμοελαστικό στρες κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης της σφαίρας.

Επιλογή υποστρωμάτων SiC για διαφορετικές εφαρμογές

Η αποδεκτή προδιαγραφή ελαττώματος εξαρτάται από την τελική χρήση.

Διοειδείς φραγμού Schottky

Οι μικροσωλήνες και άλλα ελαττώματα που αυξάνουν τη διαρροή ή μειώνουν την τάση διάσπασης είναι κρίσιμα.

Επειδή οι συσκευές Schottky βασίζονται κυρίως στην μεταφορά της πλειοψηφίας των φορέων, η διπολική υποβάθμιση που σχετίζεται με την BPD είναι γενικά λιγότερο άμεση από ό,τι στις διόδους PiN.Τα ελαττώματα του υποστρώματος και του επιστρώματος μπορούν να επηρεάσουν ακόμα την απόδοση και την αξιοπιστία.

SiC MOSFETs

Η χαμηλή πυκνότητα των μικροσωλήνων είναι απαραίτητη για υψηλή απόδοση διάσπασης.

Ο έλεγχος BPD είναι επίσης σημαντικός όταν η εσωτερική διόδη σώματος θα διεξάγει λειτουργία μετατροπέα ή δοκιμή αξιοπιστίας.

Διόδους PiN και διπολικές συσκευές

Η πυκνότητα της BPD είναι ιδιαίτερα σημαντική επειδή η διπολική εγχύση ρεύματος μπορεί να προκαλέσει επέκταση σφάλματος στοίβασης και υποβάθμιση της προωθημένης τάσης.

Συσκευές υψηλής τάσης και μεγάλης έκτασης

Μεγάλα σχήματα έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα να διασταυρώσουν ένα φονικό ελάττωμα.

Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν γενικά αυστηρότερες προδιαγραφές ελαττωμάτων και λεπτομερέστερη χαρτογράφηση ολόκληρου δίσκου.

Ερευνητικές και διεργαστικές πλάκες

Τα υποστρώματα δοκιμαστικής ή ερευνητικής ποιότητας μπορούν να αντέχουν υψηλότερες πυκνότητες ελαττωμάτων όταν ο στόχος είναι δοκιμές εξοπλισμού, ανάπτυξη διαδικασιών ή έρευνα μη κρίσιμων υλικών.

Ωστόσο, ο βαθμός ελαττώματος θα πρέπει να τεκμηριώνεται, ώστε να είναι δυνατή η ορθή ερμηνεία των πειραματικών αποτελεσμάτων.

Συμπεράσματα

Οι μικροσωλήνες και οι εκτοπίσεις του βασικού επιπέδου επηρεάζουν την απόδοση του υπόστρωμα SiC μέσω διαφορετικών φυσικών μηχανισμών.

Οι μικροσωλήνες είναι ελαττώματα κοίλου πυρήνα που μπορούν να προκαλέσουν σοβαρή διαρροή, πρόωρη βλάβη και άμεση απώλεια απόδοσης.Οι εκτοπίσεις του βασικού επιπέδου είναι επίπεδα κρυσταλλογραφικά ελαττώματα που μπορεί να εξαπλωθούν στο επιταξιακό στρώμα ή να ξεκινήσουν την επέκταση της κατάρρευσης στο υπό πολικό ρεύμα.

Για τις συσκευές ισχύος SiC, η ποιότητα του υποστρώματος θα πρέπει επομένως να αξιολογείται με χρήση περισσότερων από μια γενική προδιαγραφή πυκνότητας ελαττωμάτων.μέθοδος ελέγχου, την επιταξιακή συμπεριφορά και την ευαισθησία της σχεδιαζόμενης δομής της συσκευής.

Καθώς η παραγωγή κυψελών SiC συνεχίζει να βελτιώνεται, η χαμηλότερη πυκνότητα μικροσωλήνων και η καλύτερη διαχείριση BPD βοηθούν τους κατασκευαστές συσκευών να επιτύχουν υψηλότερη απόδοση,πιο σταθερή ηλεκτρική απόδοση και μεγαλύτερη αξιοπιστία λειτουργίας.

Συχνές Ερωτήσεις

Είναι οι μικροσωλήνες ακόμα συνηθισμένες στις εμπορικές πλακίδες SiC;

Οι πυκνότητες μικροσωμάτων στα σύγχρονα εμπορικά υπόστρωμα SiC είναι πολύ χαμηλότερες από εκείνες των προηγούμενων γενεών υλικών.Η επιθεώρηση εξακολουθεί να είναι σημαντική, επειδή ένα μόνο μικροσωλήνα μπορεί να επηρεάσει μια μεγάλη συσκευή υψηλής τάσης.

Είναι μια εξάρθρωση του βασικού επιπέδου πάντα ένα φονικό ελάττωμα;

Η επίδρασή του εξαρτάται από το αν διαδίδεται στο ενεργό επιπεδικό στρώμα, μετατρέπεται σε εκτοπισμό της πεταλούδας ή προάγει την επέκταση του σφάλματος στοιβάσματος κατά τη διάρκεια της λειτουργίας.

Γιατί τα BPD είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τις διπολικές συσκευές SiC;

Η διπολική έγχυση ρεύματος μπορεί να διεγείρει την επέκταση των σφαλμάτων στοίβασης που προέρχονται από BPDs. Αυτό μπορεί να αυξήσει την προωθητική τάση και να υποβαθμίσει τις επιδόσεις της συσκευής με την πάροδο του χρόνου.

Μπορούν να αφαιρεθούν τα BPD κατά τη διάρκεια της επιταξιακής ανάπτυξης;

Ορισμένα υποστρώματα BPD μπορούν να μετατραπούν σε εκτοξεύσεις άκρων πεδίων κοντά στη διεπαφή υποστρώματος-επιστρώματος.Αλλά δεν εξαλείφει φυσικά κάθε κρυσταλλογραφικό ελάττωμα..

Ποια μέθοδος είναι η καλύτερη για την επιθεώρηση των εκτοπισμών SiC;

Η κατάλληλη μέθοδος εξαρτάται από το πλακάκι και την εφαρμογή. Η τοπογραφία ακτίνων Χ παρέχει λεπτομερή μη καταστροφική χαρτογράφηση ελαττωμάτων, η χαρακτική KOH παρέχει σαφείς λάκκους χαρακτικών εκτοξεύσεων,και η φωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτοφωτο.

Ποιες πληροφορίες πρέπει να περιλαμβάνονται σε έρευνα για το υπόστρωμα SiC;

Σε μια πλήρη έρευνα πρέπει να προσδιορίζονται η διάμετρος της πλάκας, ο πολυτύπος, ο τύπος αγωγιμότητας, το ντόπινγκ, ο προσανατολισμός, η γωνία διαχωρισμού, το πάχος, η γυάλωση, η τραχύτητα της επιφάνειας, η πυκνότητα των μικροσωλήνων, οι απαιτήσεις εκτόξευσης,αποκλεισμός άκρων, μέθοδος επιθεώρησης, ποσότητα και προβλεπόμενη εφαρμογή.