실리콘 카바이드 기체는 고전압, 고온 및 높은 스위치 주파수에서 작동하도록 설계된 전력 장치 제조에 널리 사용됩니다.SiC의 전기적 장점은 기판과 대각층이 충분히 낮은 결정학적 결함 밀도를 가지고있을 때만 완전히 실현 될 수 있습니다..
SiC 결정 성장과 관련된 결함들 중에서도, 마이크로 파이프와 기초 평면의 변동이 특히 중요합니다. 구조와 행동에서 크게 다르지만,둘 다 장치의 양을 줄일 수 있습니다, 전기 성능에 영향을 미치고 장기적인 신뢰성 위험을 야기합니다.
이러한 결함을 이해하는 것은 장치 제조업체, 에피타시 공급자 및 기판 구매자가SiC 웨이퍼 샷키 다이오드, MOSFET, 양극 장치 및 다른 까다로운 반도체 애플리케이션에 적합합니다.
마이크로 파이프 (micropipe) 는 큰 버거스 벡터 (Burgers vector) 를 가진 나사 굴절 주위에서 일반적으로 발달하는 홀 코어 결정학적 결함입니다.크리스탈은 SiC 볼의 일부 또는 전부를 통과하는 좁은 홀리 채널을 포함합니다..
결함은 일반적으로 결정학적 c축을 따라 성장하고 닦은 웨이퍼 표면을 교차 할 수 있습니다.
마이크로 파이프가 실제로 구멍이 있는 핵을 가지고 있기 때문에 일반적인 스레딩 부진보다 더 심각합니다.결정 구조와 전기적 특성이 크게 파괴되는 지역 영역을 만듭니다..
마이크로 파이프는 한때 상업적인 SiC 기판에 영향을 미치는 주요 한계 중 하나였습니다. 물리적 증기 운송 성장의 개선,씨앗 품질과 열장 통제는 현대 상용 웨이퍼의 마이크로 파이프 밀도를 크게 감소 시켰습니다.그러나, 마이크로 파이프 검사 고전압 및 큰 영역 장치에 대한 중요성을 유지하기 때문에 심지어 킬러 결함의 작은 숫자는 제조 생산량을 줄일 수 있습니다.
마이크로 파이프는 여러 가지 방법으로 장치에 영향을 줄 수 있습니다.
마이크로 파이프 는 장치 내 의 전기장 분포 를 방해 한다. 높은 역전압 을 적용 할 때, 전기장 은 결함 주위 에 집중 될 수 있다.
이 지역 필드 증강은 장치가 의도된 등급보다 훨씬 낮은 전압에서 부서질 수 있습니다.
이 효과는 특히 높은 전압 장치에서 심각합니다. 왜냐하면 활성 장치 영역이 더 커지고 중요한 기판 결함이 발생할 확률이 증가하기 때문입니다.
홀 코어와 주변 격자 왜곡은 기판과 부두 구조를 통해 누출 경로를 만들 수 있습니다.
따라서 마이크로 파이프 근처에 위치한 장치는 역 누출 전류, 불안정한 차단 특성 또는 전기 스크린 과정에서 장애를 나타낼 수 있습니다.
마이크로 파이프 는 그 위치 위 에 있는 전체 수직 장치 구조 에 영향을 줄 수 있다. 결함 위 에 직접 제조 된 도는 거부 할 필요 가 있을 수 있다.
큰 영역 장치의 경우, 단일 마이크로 파이프는 전체 다이를 사용할 수 없게 만들 수 있습니다. 따라서, 마이크로 파이프 밀도를 줄이는 것은 사용 가능한 장치 영역을 개선하고 제조 비용을 낮추기 위해 필수적입니다.
SiC 기판의 결함은 웨이퍼에 자라는 호모에피타시얼 층으로 퍼질 수 있습니다.따라서 나사와 관련된 기판 결함은 초장 된 에피 레이어의 형태와 결정 질에 영향을 줄 수 있습니다..
SiC 부피 검사에 대한 연구는 부피층이 커질수록 기질의 부착이 복제되거나 변형될 수 있음을 보여주었습니다.그래서 기판 결함 품질은 대각선 퇴적 후에도 여전히 중요합니다..
기본 평면 굴절 (Basal plane dislocation, BPD) 은 주로 육각형 SiC 결정의 기본 평면 내에 있는 굴절이다.
4H-SiC에서, 기본 평면은 c축에 세로 된 결정학적 평면과 일치합니다.BPD는 크리스탈을 가로질러 이동할 수 있습니다..
BPD는 열 스트레스, 불일률적인 온도 분포 또는 스트레스 완화로 인해 물리적 증기 운송 결정 성장 중에 발생할 수 있습니다.연구 결과에 따르면 성장하는 결정의 열탄력 스트레스는 BPD의 핵화와 증식을 촉진 할 수 있습니다., 특히 기초 평면을 따라 해결 된 절단 스트레스가 충분히 높을 때.
그들은 또한 냉각, 슬라이싱, 밀링 또는 다른 웨이퍼 처리 단계에서 도입 된 스트레스와 관련이있을 수 있습니다.
BPD는 특히 중요한데 이는 양극성 및 단극성 SiC 장치에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
기초 평면 굴절과 관련된 가장 중요한 위험 중 하나는 겹치기 결함 확장의 원천으로 작용 할 수있는 능력입니다.
양극 전류가 SiC 장치를 통해 흐르면, BPD 근처의 전자 구멍 재조합은 겹치기 결함이 대두층을 통해 팽창하도록 하는 에너지를 제공할 수 있습니다.
커진 스택 결함이 로컬 전자 구조를 변화시키고 손상된 캐리어 운송을 가진 지역을 만듭니다.
스택링 결함 확장은 작동 중 양극성 SiC 장치의 전압을 증가시킬 수 있습니다. 이 현상은 일반적으로 양극성 퇴화라고합니다.
그것은 역사적으로 다음과 같은 장치의 주요 신뢰성 문제였습니다.
스파킹 결함이 확장됨에 따라 효과적인 전도 면적이 감소하고 장치의 온 상태 저항이 증가 할 수 있습니다.
장치는 처음에는 전기 테스트를 통과하지만 장기간 전류 주입 후 점차적으로 성능이 저하 될 수 있습니다.
비록 SiC MOSFET는 단극 장치로 분류되지만, 그 내재적인 보디 다이오드는 양극 전류를 수행합니다.
바디 다이오드가 장기간 작동할 때, BPD와 관련된 스파킹 결함 확장으로 인해 전압 이동 또는 전압 저항이 증가할 수 있습니다.
현대적인 장치 구조와 대동성 프로세스는 이 위험을 현저히 줄였지만, BPD 밀도는 MOSFET 보디 다이오드 동작이 예상될 때 중요한 고려사항으로 남아 있습니다.
BPD 및 관련 스파킹 결함은 지역 운반기 수명, 재조합 행동 및 전류 흐름을 수정할 수 있습니다.
그 위치와 다른 결함과의 상호 작용에 따라 다음과 같은 원인이 될 수 있습니다.
BPD는 즉각적인 재앙적인 고장을 유발할 필요는 없습니다. 그 영향은 장치의 종류, 현재 조건,부근구조와 부착이 기초 평면에 남아 있거나 다른 부착 유형으로 전환되는지.
4H-SiC 부근성장 과정에서 기질에서 발생하는 BPD는 두 가지 주요 방식으로 행동 할 수 있습니다.
다음 각 호의 경우
스레딩 엣지 굴절으로 변환하는 것은 일반적으로 선호되기 때문에 스레딩 엣지 굴절은 양극 전류 아래 확장되는 기초 평면 스택 결함을 생성 할 가능성이 적다.
4H-SiC 에피택스 연구에서는 기판 BPD가 인터페이스 근처의 스레딩 가장자리 변동으로 변환되는 것을 관찰했습니다.변환 행동은 단계적 흐름 성장과 대두 상태에 의해 영향을 받는다..
중요한 프로세스 변수는 다음을 포함할 수 있습니다.
따라서 장치 수준의 SiC 품질은 기판을 검사하는 것만으로 평가할 수 없습니다. 기판과 부피층은 통합된 재료 시스템으로 간주되어야합니다.
둘 다 결정학적 결함이지만, 마이크로 파이프와 BPD는 다른 장치 위험을 야기합니다.
| 특징 | 미크로 파이프 | 기초 평면 부진 |
|---|---|---|
| 기본 구조 | 홀코어 스크루와 관련된 결함 | 주로 기초 평면에 누워있는 부진 |
| 전형적인 방향성 | 대략 c축을 따라 | 주로 기초 평면 내의 옆면 |
| 주요 관심사 | 즉각적인 킬러 결함 | 점진적인 퇴화와 신뢰성 |
| 전형적인 장치 효과 | 누출 및 조기 붕괴 | 스택링 결함 확장 및 전압 이동 |
| 생산량에 미치는 영향 | 종종 직접적인 퇴출을 유발합니다. | 지연되거나 작동 조건에 따라 고장이 발생할 수 있습니다. |
| 부피의 행동 | 대피구조를 통해 퍼질 수 있습니다. | 분포하거나 힌딩 가장자리 부착으로 변환할 수 있습니다. |
| 가장 민감한 장치 | 고전압 및 대면적 장치 | 양극 장치 및 MOSFET 몸 디오드 |
간단히 말해서, 마이크로 파이프는 종종 즉각적인 제조 생산량 손실과 관련이 있으며, BPD는 운영 저하와 장기적인 신뢰성과 더 밀접하게 관련이 있습니다.
그러나, 어떤 결함의 실제 효과는 그 위치, 크기, 주변 스트레스 필드 및 활성 장치 구조와의 관계에 달려 있습니다.
단일 검사 방법 은 모든 SiC 결함 에 대한 완전 한 정보 를 제공 하지 않는다. 제조업체는 종종 여러 가지 기술 을 결합 한다.
용해된 칼륨 하이드록시드 발각은 선택적으로 SiC 표면에 발각 덩어리로 변형을 나타냅니다.
미세 파이프, 스레딩 스크루 변조, 스레딩 가장자리 변조 및 기초 평면 변조는 다양한 모양과 크기의 발각 특징을 생성 할 수 있습니다.
KOH 에칭은 결함 밀도 측정과 연구에 유용하지만 웨이퍼 표면을 수정하기 때문에 파괴적입니다.새겨진 6H-SiC에 대한 연구는 최적화 된 녹은-KOH 조건이 마이크로 파이프와 복수의 굴절 유형을 나타낼 수 있음을 보여주었습니다..
엑스레이 지형학은 결정학적 결함으로 인한 격자 왜곡을 지도로 그리는 파괴적이지 않은 기술입니다.
다음 과 같은 것 들 을 알려 줄 수 있다.
싱크로트론 X선 지형은 특히 상세한 결함 이미지를 제공하며 고급 SiC 결정 연구 및 결함 메커니즘 분석에 널리 사용됩니다.
굴절 주변의 스트레스 필드는 결정의 광적 반응을 변화시킵니다. 따라서 편광 광 이미지는 굴절 및 잔류 스트레스 패턴을 파괴적이지 않게 시각화하기 위해 사용될 수 있습니다.
최근 연구에서는 결함 시각화와 자동화된 웨이퍼 품질 검사를 위한 빠른 방법으로서 양극화 빛 관측을 강조했습니다.
광광광 촬영은 SiC 부피층을 검사하는 데 자주 사용됩니다.
전기적으로 활동적인 결함을 감지하고 쌓기 결함, BPD와 관련된 특징 및 다른 부적절한 부적절함을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
각기 다른 진동 파장이 각기 다른 깊이나 결함 유형을 검사하기 위해 선택될 수 있다.
마이크로 파이프에는 구멍이 있는 핵이 있기 때문에, 광학 또는 적외선 전송 방법을 사용하여 일부 관찰할 수 있습니다.
자동 광 검사 시스템은 전체 웨이퍼 결함 매핑에 사용될 수 있지만, 그들의 탐지 능력은 결함 크기, 웨이퍼 두께 및 이미지 대비에 달려 있습니다.
최종 장치 테스트는 기판 및 부피 결함 효과에 대한 추가 증거를 제공합니다.
전기적 결과와 결함 지도를 연관시키는 것은 특정 결함이 다음과 관련이 있는지 여부를 밝혀낼 수 있습니다.
일반적으로 낮은 전체 굴절 밀도가 바람직하지만 단일 밀도 숫자는 기판 품질을 완전히 설명하지 않습니다.
비슷한 전체 결함 밀도를 가진 두 개의 웨이퍼는 결함이 다른 유형과 공간 분포를 가지고 있기 때문에 다른 장치 출력을 제공할 수 있습니다.
중요한 고려 사항은 다음과 같습니다.
많은 작은 장치에 사용하도록 설계된 웨이퍼는 소수의 큰 고전압 도어에 용납되지 않는 결함 분포를 견딜 수 있습니다.
따라서 기판 사양은 계획된 장치 아키텍처와 도어 크기와 관련하여 평가되어야 합니다.
소화기 또는 장치 제조를 위해 SiC 기판을 구입할 때 구매자는 지름, 두께 및 도핑에만 의존해서는 안됩니다.
다음의 결함 관련 정보는 또한 공급자와 논의되어야 합니다.
최대 또는 전형적인 마이크로 파이프 밀도를 요청하고 그 값이 전체 웨이퍼, 사용 가능한 부지 또는 선택된 측정 지점에 적용되는지 명확히 한다.
까다로운 애플리케이션에서는 활성 영역 내에서 마이크로 파이프가 없는 사양이 요구될 수 있습니다.
BPD 밀도가 어떻게 측정되는지 물어보고 보고 값이 기판, 부피층 또는 둘 다에 해당하는지 확인하십시오.
측정 기법은 표기되어야 합니다. 그레이싱, 엑스레이 토포그래피 및 광학적 방법이 직접적으로 교환 가능한 결과를 제공하지 않을 수 있기 때문입니다.
BPD는 다음과 함께 평가되어야 합니다.
이 합성 평가가 특히 중요하다는 것은 BPD가 부각 과정에서 스레딩 굴절으로 변환된다는 것입니다.
고부가가치 애플리케이션의 경우 평균 밀도보다는 웨이퍼 레벨 결함 지도를 요청합니다.
결함 지도는 클러스터, 가장자리와 관련된 결함 및 넓은 면적에 적합한 지역을 더 쉽게 식별 할 수 있습니다.
기판의 방향, 절단 각도, 표면 완공 및 결함 수준이 의도된 부근성 과정에 적합하다는 것을 확인합니다.
BPD의 증식 및 변환은 C/Si 비율과 성장률을 포함한 대두성 성장 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
구매 사양은 다음을 정의해야 합니다.
일관된 검사 기준이 없으면 다른 공급자로부터의 결함 밀도 숫자를 비교하는 것이 어려울 수 있습니다.
마이크로 파이프와 BPD를 줄이는 것은 볼 성장과 웨이퍼 제조 전반에 대한 통제가 필요합니다.
중요한 전략은 다음과 같습니다.
미세 종 줄이는 성장 기술과 씨앗 선택의 개선으로 크게 혜택을 받았습니다.
BPD 감소는 BPD가 boule 성장 중에 열 탄력적 스트레스 하에서 핵을 형성하고 번식할 수 있기 때문에 더 복잡하게 남아 있습니다. 그들은 또한 부근 조건에 따라 다르게 퍼질 수 있습니다.
허용되는 결함 사양은 최종 사용에 따라 달라집니다.
미세 파이프와 누출을 증가시키거나 분해 전압을 낮추는 다른 결함이 중요합니다.
샷키 장치는 주로 다수 운반기 운송에 의존하기 때문에 BPD와 관련된 양극성 붕괴는 일반적으로 PiN 다이오드보다 덜 직접적입니다.기판 및 에피 레이어 결함이 여전히 양과 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다..
낮은 마이크로 파이프 밀도는 높은 분해 수익을 위해 필요합니다.
또한 BPD 제어는 컨버터 작동 또는 신뢰성 테스트 중 내재 시체 다이오드가 수행 할 때 중요합니다.
이중극 전류 주입이 겹치기 결함 팽창과 전압 저하를 유발할 수 있기 때문에 BPD 밀도는 특히 중요합니다.
큰 도는 치명적인 결함을 교차 할 가능성이 더 높습니다.
이러한 애플리케이션은 일반적으로 더 엄격한 결함 사양과 전체 웨이퍼의 보다 상세한 매핑이 필요합니다.
시험용 또는 연구용 기판은 장비 테스트, 프로세스 개발 또는 비비결적인 재료 연구를 목표로 할 때 더 높은 결함 밀도를 견딜 수 있습니다.
그러나 실험 결과는 올바르게 해석될 수 있도록 결함 등급은 여전히 문서화되어야 합니다.
미세 파이프와 기초 평면 변동은 다른 물리적 메커니즘을 통해 SiC 기판 성능에 영향을 미칩니다.
마이크로 파이프는 하공 핵 결함으로 심각한 누출, 조기 고장 및 즉각적인 다이 출력 손실을 일으킬 수 있습니다.기초 평면 변동은 평면성 결정학적 결함이며, 양극 전류로 인해 대각층으로 퍼질 수 있거나 겹쳐진 결함 팽창을 시작할 수 있습니다..
따라서 SiC 전력 장치의 기판 품질은 일반적인 결함 밀도 사양 이상으로 평가되어야합니다. 구매자는 결함 유형, 공간 분포,검사 방법에피타시얼 행동과 의도된 장치 구조의 민감성.
SiC 웨이퍼 제조가 계속 향상됨에 따라, 더 낮은 마이크로 파이프 밀도와 더 나은 BPD 관리는 장치 제조업체가 더 높은 생산량을 달성하는 데 도움이됩니다.더 안정적인 전기 성능과 더 긴 작동 신뢰성.
현대 상용 SiC 기판의 마이크로 파이프 밀도는 이전 세대 재료보다 훨씬 낮습니다.검사는 하나의 마이크로 파이프가 큰 고전압 장치에 영향을 줄 수 있기 때문에 여전히 중요합니다..
반드시 아닙니다. 그 효과는 활성 에피 레이어로 퍼져나가고, 가닥의 부착으로 변하거나, 작동 중 스파킹 결함 확장을 촉진하는지에 달려 있습니다.
양극 전류 주입은 BPD에서 발생하는 스파킹 결함의 확장을 자극할 수 있습니다. 이것은 전력 전압을 증가시키고 시간이 지남에 따라 장치 성능을 저하시킬 수 있습니다.
일부 기판 BPD는 기판-에피레이어 인터페이스 근처의 스레딩 가장자리 변동으로 변환 할 수 있습니다.하지만 모든 결정학적 결함을 물리적으로 제거하지는 않습니다..
적절한 방법은 웨이퍼와 응용 프로그램에 달려 있습니다. X-ray 토포그래피는 파괴적이지 않은 결함 지도를 상세하게 제공합니다. KOH 에치링은 명확한 굴절 에치 덩어리를 제공합니다.그리고 광광은 대각층 검사를 위해 널리 사용됩니다..
완전한 조사는 웨이퍼 지름, 폴리 타입, 전도성 유형, 도핑, 방향, 절단 각도, 두께, 롤링, 표면 거칠성, 마이크로 파이프 밀도, 굴절 요구 사항을 명시해야합니다.,가장자리 배제, 검사 방법, 양 및 의도된 사용
실리콘 카바이드 기체는 고전압, 고온 및 높은 스위치 주파수에서 작동하도록 설계된 전력 장치 제조에 널리 사용됩니다.SiC의 전기적 장점은 기판과 대각층이 충분히 낮은 결정학적 결함 밀도를 가지고있을 때만 완전히 실현 될 수 있습니다..
SiC 결정 성장과 관련된 결함들 중에서도, 마이크로 파이프와 기초 평면의 변동이 특히 중요합니다. 구조와 행동에서 크게 다르지만,둘 다 장치의 양을 줄일 수 있습니다, 전기 성능에 영향을 미치고 장기적인 신뢰성 위험을 야기합니다.
이러한 결함을 이해하는 것은 장치 제조업체, 에피타시 공급자 및 기판 구매자가SiC 웨이퍼 샷키 다이오드, MOSFET, 양극 장치 및 다른 까다로운 반도체 애플리케이션에 적합합니다.
마이크로 파이프 (micropipe) 는 큰 버거스 벡터 (Burgers vector) 를 가진 나사 굴절 주위에서 일반적으로 발달하는 홀 코어 결정학적 결함입니다.크리스탈은 SiC 볼의 일부 또는 전부를 통과하는 좁은 홀리 채널을 포함합니다..
결함은 일반적으로 결정학적 c축을 따라 성장하고 닦은 웨이퍼 표면을 교차 할 수 있습니다.
마이크로 파이프가 실제로 구멍이 있는 핵을 가지고 있기 때문에 일반적인 스레딩 부진보다 더 심각합니다.결정 구조와 전기적 특성이 크게 파괴되는 지역 영역을 만듭니다..
마이크로 파이프는 한때 상업적인 SiC 기판에 영향을 미치는 주요 한계 중 하나였습니다. 물리적 증기 운송 성장의 개선,씨앗 품질과 열장 통제는 현대 상용 웨이퍼의 마이크로 파이프 밀도를 크게 감소 시켰습니다.그러나, 마이크로 파이프 검사 고전압 및 큰 영역 장치에 대한 중요성을 유지하기 때문에 심지어 킬러 결함의 작은 숫자는 제조 생산량을 줄일 수 있습니다.
마이크로 파이프는 여러 가지 방법으로 장치에 영향을 줄 수 있습니다.
마이크로 파이프 는 장치 내 의 전기장 분포 를 방해 한다. 높은 역전압 을 적용 할 때, 전기장 은 결함 주위 에 집중 될 수 있다.
이 지역 필드 증강은 장치가 의도된 등급보다 훨씬 낮은 전압에서 부서질 수 있습니다.
이 효과는 특히 높은 전압 장치에서 심각합니다. 왜냐하면 활성 장치 영역이 더 커지고 중요한 기판 결함이 발생할 확률이 증가하기 때문입니다.
홀 코어와 주변 격자 왜곡은 기판과 부두 구조를 통해 누출 경로를 만들 수 있습니다.
따라서 마이크로 파이프 근처에 위치한 장치는 역 누출 전류, 불안정한 차단 특성 또는 전기 스크린 과정에서 장애를 나타낼 수 있습니다.
마이크로 파이프 는 그 위치 위 에 있는 전체 수직 장치 구조 에 영향을 줄 수 있다. 결함 위 에 직접 제조 된 도는 거부 할 필요 가 있을 수 있다.
큰 영역 장치의 경우, 단일 마이크로 파이프는 전체 다이를 사용할 수 없게 만들 수 있습니다. 따라서, 마이크로 파이프 밀도를 줄이는 것은 사용 가능한 장치 영역을 개선하고 제조 비용을 낮추기 위해 필수적입니다.
SiC 기판의 결함은 웨이퍼에 자라는 호모에피타시얼 층으로 퍼질 수 있습니다.따라서 나사와 관련된 기판 결함은 초장 된 에피 레이어의 형태와 결정 질에 영향을 줄 수 있습니다..
SiC 부피 검사에 대한 연구는 부피층이 커질수록 기질의 부착이 복제되거나 변형될 수 있음을 보여주었습니다.그래서 기판 결함 품질은 대각선 퇴적 후에도 여전히 중요합니다..
기본 평면 굴절 (Basal plane dislocation, BPD) 은 주로 육각형 SiC 결정의 기본 평면 내에 있는 굴절이다.
4H-SiC에서, 기본 평면은 c축에 세로 된 결정학적 평면과 일치합니다.BPD는 크리스탈을 가로질러 이동할 수 있습니다..
BPD는 열 스트레스, 불일률적인 온도 분포 또는 스트레스 완화로 인해 물리적 증기 운송 결정 성장 중에 발생할 수 있습니다.연구 결과에 따르면 성장하는 결정의 열탄력 스트레스는 BPD의 핵화와 증식을 촉진 할 수 있습니다., 특히 기초 평면을 따라 해결 된 절단 스트레스가 충분히 높을 때.
그들은 또한 냉각, 슬라이싱, 밀링 또는 다른 웨이퍼 처리 단계에서 도입 된 스트레스와 관련이있을 수 있습니다.
BPD는 특히 중요한데 이는 양극성 및 단극성 SiC 장치에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.
기초 평면 굴절과 관련된 가장 중요한 위험 중 하나는 겹치기 결함 확장의 원천으로 작용 할 수있는 능력입니다.
양극 전류가 SiC 장치를 통해 흐르면, BPD 근처의 전자 구멍 재조합은 겹치기 결함이 대두층을 통해 팽창하도록 하는 에너지를 제공할 수 있습니다.
커진 스택 결함이 로컬 전자 구조를 변화시키고 손상된 캐리어 운송을 가진 지역을 만듭니다.
스택링 결함 확장은 작동 중 양극성 SiC 장치의 전압을 증가시킬 수 있습니다. 이 현상은 일반적으로 양극성 퇴화라고합니다.
그것은 역사적으로 다음과 같은 장치의 주요 신뢰성 문제였습니다.
스파킹 결함이 확장됨에 따라 효과적인 전도 면적이 감소하고 장치의 온 상태 저항이 증가 할 수 있습니다.
장치는 처음에는 전기 테스트를 통과하지만 장기간 전류 주입 후 점차적으로 성능이 저하 될 수 있습니다.
비록 SiC MOSFET는 단극 장치로 분류되지만, 그 내재적인 보디 다이오드는 양극 전류를 수행합니다.
바디 다이오드가 장기간 작동할 때, BPD와 관련된 스파킹 결함 확장으로 인해 전압 이동 또는 전압 저항이 증가할 수 있습니다.
현대적인 장치 구조와 대동성 프로세스는 이 위험을 현저히 줄였지만, BPD 밀도는 MOSFET 보디 다이오드 동작이 예상될 때 중요한 고려사항으로 남아 있습니다.
BPD 및 관련 스파킹 결함은 지역 운반기 수명, 재조합 행동 및 전류 흐름을 수정할 수 있습니다.
그 위치와 다른 결함과의 상호 작용에 따라 다음과 같은 원인이 될 수 있습니다.
BPD는 즉각적인 재앙적인 고장을 유발할 필요는 없습니다. 그 영향은 장치의 종류, 현재 조건,부근구조와 부착이 기초 평면에 남아 있거나 다른 부착 유형으로 전환되는지.
4H-SiC 부근성장 과정에서 기질에서 발생하는 BPD는 두 가지 주요 방식으로 행동 할 수 있습니다.
다음 각 호의 경우
스레딩 엣지 굴절으로 변환하는 것은 일반적으로 선호되기 때문에 스레딩 엣지 굴절은 양극 전류 아래 확장되는 기초 평면 스택 결함을 생성 할 가능성이 적다.
4H-SiC 에피택스 연구에서는 기판 BPD가 인터페이스 근처의 스레딩 가장자리 변동으로 변환되는 것을 관찰했습니다.변환 행동은 단계적 흐름 성장과 대두 상태에 의해 영향을 받는다..
중요한 프로세스 변수는 다음을 포함할 수 있습니다.
따라서 장치 수준의 SiC 품질은 기판을 검사하는 것만으로 평가할 수 없습니다. 기판과 부피층은 통합된 재료 시스템으로 간주되어야합니다.
둘 다 결정학적 결함이지만, 마이크로 파이프와 BPD는 다른 장치 위험을 야기합니다.
| 특징 | 미크로 파이프 | 기초 평면 부진 |
|---|---|---|
| 기본 구조 | 홀코어 스크루와 관련된 결함 | 주로 기초 평면에 누워있는 부진 |
| 전형적인 방향성 | 대략 c축을 따라 | 주로 기초 평면 내의 옆면 |
| 주요 관심사 | 즉각적인 킬러 결함 | 점진적인 퇴화와 신뢰성 |
| 전형적인 장치 효과 | 누출 및 조기 붕괴 | 스택링 결함 확장 및 전압 이동 |
| 생산량에 미치는 영향 | 종종 직접적인 퇴출을 유발합니다. | 지연되거나 작동 조건에 따라 고장이 발생할 수 있습니다. |
| 부피의 행동 | 대피구조를 통해 퍼질 수 있습니다. | 분포하거나 힌딩 가장자리 부착으로 변환할 수 있습니다. |
| 가장 민감한 장치 | 고전압 및 대면적 장치 | 양극 장치 및 MOSFET 몸 디오드 |
간단히 말해서, 마이크로 파이프는 종종 즉각적인 제조 생산량 손실과 관련이 있으며, BPD는 운영 저하와 장기적인 신뢰성과 더 밀접하게 관련이 있습니다.
그러나, 어떤 결함의 실제 효과는 그 위치, 크기, 주변 스트레스 필드 및 활성 장치 구조와의 관계에 달려 있습니다.
단일 검사 방법 은 모든 SiC 결함 에 대한 완전 한 정보 를 제공 하지 않는다. 제조업체는 종종 여러 가지 기술 을 결합 한다.
용해된 칼륨 하이드록시드 발각은 선택적으로 SiC 표면에 발각 덩어리로 변형을 나타냅니다.
미세 파이프, 스레딩 스크루 변조, 스레딩 가장자리 변조 및 기초 평면 변조는 다양한 모양과 크기의 발각 특징을 생성 할 수 있습니다.
KOH 에칭은 결함 밀도 측정과 연구에 유용하지만 웨이퍼 표면을 수정하기 때문에 파괴적입니다.새겨진 6H-SiC에 대한 연구는 최적화 된 녹은-KOH 조건이 마이크로 파이프와 복수의 굴절 유형을 나타낼 수 있음을 보여주었습니다..
엑스레이 지형학은 결정학적 결함으로 인한 격자 왜곡을 지도로 그리는 파괴적이지 않은 기술입니다.
다음 과 같은 것 들 을 알려 줄 수 있다.
싱크로트론 X선 지형은 특히 상세한 결함 이미지를 제공하며 고급 SiC 결정 연구 및 결함 메커니즘 분석에 널리 사용됩니다.
굴절 주변의 스트레스 필드는 결정의 광적 반응을 변화시킵니다. 따라서 편광 광 이미지는 굴절 및 잔류 스트레스 패턴을 파괴적이지 않게 시각화하기 위해 사용될 수 있습니다.
최근 연구에서는 결함 시각화와 자동화된 웨이퍼 품질 검사를 위한 빠른 방법으로서 양극화 빛 관측을 강조했습니다.
광광광 촬영은 SiC 부피층을 검사하는 데 자주 사용됩니다.
전기적으로 활동적인 결함을 감지하고 쌓기 결함, BPD와 관련된 특징 및 다른 부적절한 부적절함을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
각기 다른 진동 파장이 각기 다른 깊이나 결함 유형을 검사하기 위해 선택될 수 있다.
마이크로 파이프에는 구멍이 있는 핵이 있기 때문에, 광학 또는 적외선 전송 방법을 사용하여 일부 관찰할 수 있습니다.
자동 광 검사 시스템은 전체 웨이퍼 결함 매핑에 사용될 수 있지만, 그들의 탐지 능력은 결함 크기, 웨이퍼 두께 및 이미지 대비에 달려 있습니다.
최종 장치 테스트는 기판 및 부피 결함 효과에 대한 추가 증거를 제공합니다.
전기적 결과와 결함 지도를 연관시키는 것은 특정 결함이 다음과 관련이 있는지 여부를 밝혀낼 수 있습니다.
일반적으로 낮은 전체 굴절 밀도가 바람직하지만 단일 밀도 숫자는 기판 품질을 완전히 설명하지 않습니다.
비슷한 전체 결함 밀도를 가진 두 개의 웨이퍼는 결함이 다른 유형과 공간 분포를 가지고 있기 때문에 다른 장치 출력을 제공할 수 있습니다.
중요한 고려 사항은 다음과 같습니다.
많은 작은 장치에 사용하도록 설계된 웨이퍼는 소수의 큰 고전압 도어에 용납되지 않는 결함 분포를 견딜 수 있습니다.
따라서 기판 사양은 계획된 장치 아키텍처와 도어 크기와 관련하여 평가되어야 합니다.
소화기 또는 장치 제조를 위해 SiC 기판을 구입할 때 구매자는 지름, 두께 및 도핑에만 의존해서는 안됩니다.
다음의 결함 관련 정보는 또한 공급자와 논의되어야 합니다.
최대 또는 전형적인 마이크로 파이프 밀도를 요청하고 그 값이 전체 웨이퍼, 사용 가능한 부지 또는 선택된 측정 지점에 적용되는지 명확히 한다.
까다로운 애플리케이션에서는 활성 영역 내에서 마이크로 파이프가 없는 사양이 요구될 수 있습니다.
BPD 밀도가 어떻게 측정되는지 물어보고 보고 값이 기판, 부피층 또는 둘 다에 해당하는지 확인하십시오.
측정 기법은 표기되어야 합니다. 그레이싱, 엑스레이 토포그래피 및 광학적 방법이 직접적으로 교환 가능한 결과를 제공하지 않을 수 있기 때문입니다.
BPD는 다음과 함께 평가되어야 합니다.
이 합성 평가가 특히 중요하다는 것은 BPD가 부각 과정에서 스레딩 굴절으로 변환된다는 것입니다.
고부가가치 애플리케이션의 경우 평균 밀도보다는 웨이퍼 레벨 결함 지도를 요청합니다.
결함 지도는 클러스터, 가장자리와 관련된 결함 및 넓은 면적에 적합한 지역을 더 쉽게 식별 할 수 있습니다.
기판의 방향, 절단 각도, 표면 완공 및 결함 수준이 의도된 부근성 과정에 적합하다는 것을 확인합니다.
BPD의 증식 및 변환은 C/Si 비율과 성장률을 포함한 대두성 성장 조건에 따라 달라질 수 있습니다.
구매 사양은 다음을 정의해야 합니다.
일관된 검사 기준이 없으면 다른 공급자로부터의 결함 밀도 숫자를 비교하는 것이 어려울 수 있습니다.
마이크로 파이프와 BPD를 줄이는 것은 볼 성장과 웨이퍼 제조 전반에 대한 통제가 필요합니다.
중요한 전략은 다음과 같습니다.
미세 종 줄이는 성장 기술과 씨앗 선택의 개선으로 크게 혜택을 받았습니다.
BPD 감소는 BPD가 boule 성장 중에 열 탄력적 스트레스 하에서 핵을 형성하고 번식할 수 있기 때문에 더 복잡하게 남아 있습니다. 그들은 또한 부근 조건에 따라 다르게 퍼질 수 있습니다.
허용되는 결함 사양은 최종 사용에 따라 달라집니다.
미세 파이프와 누출을 증가시키거나 분해 전압을 낮추는 다른 결함이 중요합니다.
샷키 장치는 주로 다수 운반기 운송에 의존하기 때문에 BPD와 관련된 양극성 붕괴는 일반적으로 PiN 다이오드보다 덜 직접적입니다.기판 및 에피 레이어 결함이 여전히 양과 신뢰성에 영향을 줄 수 있습니다..
낮은 마이크로 파이프 밀도는 높은 분해 수익을 위해 필요합니다.
또한 BPD 제어는 컨버터 작동 또는 신뢰성 테스트 중 내재 시체 다이오드가 수행 할 때 중요합니다.
이중극 전류 주입이 겹치기 결함 팽창과 전압 저하를 유발할 수 있기 때문에 BPD 밀도는 특히 중요합니다.
큰 도는 치명적인 결함을 교차 할 가능성이 더 높습니다.
이러한 애플리케이션은 일반적으로 더 엄격한 결함 사양과 전체 웨이퍼의 보다 상세한 매핑이 필요합니다.
시험용 또는 연구용 기판은 장비 테스트, 프로세스 개발 또는 비비결적인 재료 연구를 목표로 할 때 더 높은 결함 밀도를 견딜 수 있습니다.
그러나 실험 결과는 올바르게 해석될 수 있도록 결함 등급은 여전히 문서화되어야 합니다.
미세 파이프와 기초 평면 변동은 다른 물리적 메커니즘을 통해 SiC 기판 성능에 영향을 미칩니다.
마이크로 파이프는 하공 핵 결함으로 심각한 누출, 조기 고장 및 즉각적인 다이 출력 손실을 일으킬 수 있습니다.기초 평면 변동은 평면성 결정학적 결함이며, 양극 전류로 인해 대각층으로 퍼질 수 있거나 겹쳐진 결함 팽창을 시작할 수 있습니다..
따라서 SiC 전력 장치의 기판 품질은 일반적인 결함 밀도 사양 이상으로 평가되어야합니다. 구매자는 결함 유형, 공간 분포,검사 방법에피타시얼 행동과 의도된 장치 구조의 민감성.
SiC 웨이퍼 제조가 계속 향상됨에 따라, 더 낮은 마이크로 파이프 밀도와 더 나은 BPD 관리는 장치 제조업체가 더 높은 생산량을 달성하는 데 도움이됩니다.더 안정적인 전기 성능과 더 긴 작동 신뢰성.
현대 상용 SiC 기판의 마이크로 파이프 밀도는 이전 세대 재료보다 훨씬 낮습니다.검사는 하나의 마이크로 파이프가 큰 고전압 장치에 영향을 줄 수 있기 때문에 여전히 중요합니다..
반드시 아닙니다. 그 효과는 활성 에피 레이어로 퍼져나가고, 가닥의 부착으로 변하거나, 작동 중 스파킹 결함 확장을 촉진하는지에 달려 있습니다.
양극 전류 주입은 BPD에서 발생하는 스파킹 결함의 확장을 자극할 수 있습니다. 이것은 전력 전압을 증가시키고 시간이 지남에 따라 장치 성능을 저하시킬 수 있습니다.
일부 기판 BPD는 기판-에피레이어 인터페이스 근처의 스레딩 가장자리 변동으로 변환 할 수 있습니다.하지만 모든 결정학적 결함을 물리적으로 제거하지는 않습니다..
적절한 방법은 웨이퍼와 응용 프로그램에 달려 있습니다. X-ray 토포그래피는 파괴적이지 않은 결함 지도를 상세하게 제공합니다. KOH 에치링은 명확한 굴절 에치 덩어리를 제공합니다.그리고 광광은 대각층 검사를 위해 널리 사용됩니다..
완전한 조사는 웨이퍼 지름, 폴리 타입, 전도성 유형, 도핑, 방향, 절단 각도, 두께, 롤링, 표면 거칠성, 마이크로 파이프 밀도, 굴절 요구 사항을 명시해야합니다.,가장자리 배제, 검사 방법, 양 및 의도된 사용
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
polski