碳化硅二极管成品率限制因素

  一般情况下，当使用热壁外沿反应器后，可以获得相对均匀的器件开态导通特性，以及良好的阳极欧姆金属化工艺过程。但是，由于要实现一定的阻挡电压，4H-SiC器件的成品率依赖于材料、工艺和设计方面等问题。与材料相关的问题包括：晶圆上的微管缺陷，外延生长中的相关缺陷和晶格缺陷中的位错和层错。很难量化这些因素对器件成品率的影响，这些综合因素对器件的影响。与工艺过程相关的问题包括：不同JTE终端离子注入的活性，磨刻蚀的均匀性和用于边界钝化的电介质质量。对成品率有影响的设计问题包括：结边界的直径和不同JTE终端离子注入的剂量选择。研究表明，很难将这些对器件产生影响的参数分开。假设一个随机的缺陷分布，器件的成品率为

式中，Y是成品率；A是器件的面积(cm²)，而d是单位面积(cm²)的缺陷密度。许多研究者提出现代高压器件中的最大成品率限制因素是微管缺陷。图1显示式(1)给出的不同缺陷密度，器件电流密度(100A/cm²)决定的成品率。PiN二极管的实验结果显示，4.5kV阻断电压情况下，1.0mm²的二极管成品率为52%。对于面积为4.0mm²的二极管，当阻断电压大于4.5kV时，成品率为20%；对于9.0mm²面积的二极管，大于7kV阻断电压的成品率为22%。所有这些器件显示了室温下具有非常硬的击穿特性，并且器件的制造应用相似的工艺过程。然而9.0mm²的二极管是在1.0mm²和4.0mm²二极管制造18个月之后制造的，微管缺陷密度的改善使其具有略高的成品率。


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