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5-4-5 defectos de dislocación de cristal sic

5. tecnología de carburo de silicio

5-4-5 defectos de dislocación de cristal sic

2018-01-08

La tabla 5.2 resume los principales defectos de dislocación conocidos encontrados en las obleas y epilayer comerciales de 4h y 6h-sic comerciales. dado que las regiones activas de los dispositivos residen en epilayers, el contenido del defecto de la epilayer es claramente de importancia primordial para el rendimiento del dispositivo sic. sin embargo, como se evidencia en la tabla 5.2, la mayoría de los defectos de epilayer se originan a partir de las dislocaciones encontradas en el substrato sic subyacente antes de la deposición de la epilayer. más detalles sobre el impacto eléctrico de algunos de estos defectos en dispositivos específicos se discuten más adelante en la sección 5.6.


el defecto de la micropipeta se considera el defecto más obvio y dañino del \"dispositivo asesino\" para los dispositivos electrónicos sic. Una micropipeta es una dislocación axial del tornillo con un núcleo hueco (diámetro del orden de un micrómetro) en la oblea sic y epilayer que se extiende aproximadamente paralela al eje c cristalográfico normal a la superficie pulida de la oblea del eje c. estos defectos imparten una tensión local considerable al cristal sic circundante que se puede observar usando topografía de rayos X o polarizadores cruzados ópticos. en el transcurso de una década, los esfuerzos sustanciales de los vendedores de materiales sic han logrado reducir casi 100 veces las densidades de micropipetas de obleas sic, y se han demostrado algunas bolas de hielo completamente libres de micropipes. además, se han desarrollado técnicas de crecimiento epitaxial para cerrar las micropipetas de sustrato sic (disociando efectivamente la dislocación axial de núcleo hueco en múltiples dislocaciones de núcleo cerrado). sin embargo, este enfoque aún no ha cumplido con los exigentes requisitos de confiabilidad electrónica para dispositivos de potencia comercial que operan en campos eléctricos altos.


a pesar de que los defectos de micropipe \"asesino de dispositivos\" han sido casi eliminados, las obleas y epilayers comerciales de 4h y 6hs todavía contienen densidades muy altas (\u0026 gt; 10,000 , resumido en la tabla 5.2) de otros defectos de dislocación menos dañinos. aunque estas dislocaciones restantes no se especifican actualmente en las hojas de especificaciones del proveedor de materiales sic, se cree que son responsables de una variedad de comportamientos de dispositivos no ideales que han impedido la reproducibilidad y comercialización de algunos dispositivos electrónicos sic (particularmente de campo eléctrico). los defectos de la dislocación axial del tornillo de núcleo cerrado son similares en estructura y propiedades de deformación a las micropipetas, excepto que sus vectores de hamburguesas son más pequeños, de modo que el núcleo es sólido en lugar de hueco. como se muestra en la tabla 5.2, los defectos de la dislocación del plano basal y los defectos de la dislocación del borde de enhebrado también son abundantes en las obleas sic comerciales.


como se discute más adelante en la sección 5.6.4.1.2, la degradación del dispositivo eléctrico 4h-sic causada por la expansión de las fallas de apilamiento iniciadas a partir de los defectos de la dislocación del plano basal ha impedido la comercialización de los dispositivos de potencia bipolares. también se ha informado de una expansión de fallas de apilamiento similar cuando las epilapas 4h-sic dopadas se han sometido a un procesamiento de oxidación térmica moderado (~ 1150 ° c). mientras que las técnicas de crecimiento epitaxial para convertir las dislocaciones del plano basal en dislocaciones del borde de enhebrado se han informado recientemente, el impacto eléctrico de las dislocaciones del borde de enhebrado en el rendimiento y la confiabilidad de los dispositivos sic de campo de alta tecnología aún no se ha determinado completamente. también es importante tener en cuenta que las epicapas sic comerciales actuales todavía contienen algunas características morfológicas superficiales indeseables, tales como \"defectos de la zanahoria\", que podrían afectar el procesamiento y el rendimiento del dispositivo sic.


en un avance inicial emocionante, un equipo japonés de investigadores informó en 2004 que lograron una reducción de 100 veces en la densidad de dislocación en prototipos de obleas 4h-sic de hasta 3 pulgadas de diámetro. Si bien esta calidad de obleas sic mejorada ofrecida por esta técnica de crecimiento de \"múltiples caras\" debería resultar altamente beneficiosa para las capacidades de los dispositivos sic electrónicos (especialmente de alta potencia), sigue siendo incierto a esta altura de cuándo esto es significativamente más complejo (y por lo tanto, costoso) proceso de crecimiento dará lugar a obleas y dispositivos sic producidos en masa comercialmente viables.

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