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Difetti di lussazione di cristallo 5-4-5 sic

5. tecnologia al carburo di silicio

Difetti di lussazione di cristallo 5-4-5 sic

2018-01-08

la tabella 5.2 riassume i principali difetti di dislocazione conosciuti trovati nelle odierne cialde commerciali 4h e 6h sicure ed epilayer. poiché le regioni attive dei dispositivi risiedono negli epilayer, il contenuto dei difetti epilettici è chiaramente di primaria importanza per le prestazioni dei dispositivi sic. tuttavia, come evidenziato dalla tabella 5.2, la maggior parte dei difetti epilettici derivano da dislocazioni trovate nel sottostrato sic sottostante alla deposizione dell'epilayer. maggiori dettagli sull'impatto elettrico di alcuni di questi difetti su dispositivi specifici sono discussi più avanti nella sezione 5.6.


il difetto di micropipe è considerato il più evidente e dannoso \"dispositivo-killer\" difettoso per i dispositivi elettronici. Una micropipe è una dislocazione della vite assiale con un nucleo cavo (diametro dell'ordine di un micrometro) nel wafer sic e nell'epilayer che si estende approssimativamente parallelo all'asse c cristallografico normale alla superficie del wafer dell'asse c lucido. questi difetti impartiscono un considerevole sforzo locale al cristallo sic che si può osservare usando la topografia a raggi X o polarizzatori ottici a croce. nel corso di un decennio, gli sforzi sostanziali dei fornitori di materiali sic sono riusciti a ridurre la densità delle micropipette di wafer quasi 100 volte, e sono state dimostrate alcune sic sic completamente prive di micropipette. inoltre, sono state sviluppate tecniche di crescita epitassiale per la chiusura di micropipati di substrato sic (dissociando efficacemente la dislocazione assiale del nucleo cavo in più lussazioni a nucleo chiuso). tuttavia, questo approccio non ha ancora soddisfatto i requisiti di affidabilità elettronica per i dispositivi di alimentazione commerciale sic che operano in campi elettrici elevati.


anche se i difetti micropipe \"device-killer\" sono stati quasi eliminati, i wafer commerciali 4h e 6hsic e gli epilayer contengono ancora densità molto elevate (\u0026 gt; 10.000 , riassunti nella tabella 5.2) di altri difetti di dislocazione meno dannosi. mentre queste rimanenti dislocazioni non sono attualmente specificate nelle schede tecniche dei fornitori di materiali sic, esse sono nondimeno ritenute responsabili di una varietà di comportamenti di dispositivi non ideali che hanno ostacolato la riproducibilità e la commercializzazione di alcuni dispositivi elettronici (particolarmente ad alto campo elettrico). i difetti di dislocazione delle viti assiali a nucleo chiuso sono simili nelle proprietà di struttura e deformazione ai micropipes, eccetto che i loro vettori di hamburger sono più piccoli in modo che il nucleo sia solido invece di un vuoto vuoto. come mostrato nella tabella 5.2, i difetti di dislocazione del piano basale e i difetti di dislocazione del bordo di filettatura sono anche abbondanti nei wafer commerciali.


come discusso più avanti nella sezione 5.6.4.1.2, la degradazione del dispositivo elettrico 4h-sic causata dall'espansione dei guasti di stacking iniziata dai difetti di dislocazione del piano basale ha ostacolato la commercializzazione dei dispositivi di potenza bipolare. analoga dilatazione degli errori di accatastamento è stata riportata anche quando gli epilayer 4h-sicici drogati sono stati sottoposti a modesta (~ 1150 ° c) processazione dell'ossidazione termica. mentre le tecniche di crescita epitassiale per convertire le dislocazioni del piano basale in dislocazioni del bordo del filo sono state recentemente segnalate, l'impatto elettrico delle dislocazioni del bordo del filo sulle prestazioni e sull'affidabilità dei dispositivi ad alto campo elettrico deve essere completamente accertato. è anche importante notare che gli oggigiorno commerciali di oggi contengono ancora alcune caratteristiche morfologiche superficiali indesiderate come \"difetti di carota\" che potrebbero influenzare l'elaborazione e le prestazioni del dispositivo.


in un'entusiasmante svolta iniziale, un team di ricercatori giapponesi ha riferito nel 2004 di aver ottenuto una riduzione di 100 volte della densità di dislocazione in prototipi di wafer 4h-sic fino a 3 pollici di diametro. sebbene tale qualità di wafer sicuramente migliorata offerta da questa tecnica di crescita \"a faccia multipla\" dovrebbe rivelarsi estremamente vantaggiosa per le capacità di dispositivi elettronici (specialmente ad alta potenza), rimane incerto al momento in cui questo è significativamente più complesso (e quindi costoso) il processo di crescita si tradurrà in wafer e dispositivi sic prodotti in serie commercialmente fattibili.

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