In den letzten Jahren hat sich die Qualität von SiC-Materialien erheblich verbessert, weshalb SiC beispielsweise bei Hochleistungsbauelementen zunehmend zu einem Konkurrenten für Si wird. Da es sich um einen Halbleiter mit großer Bandlücke handelt, bietet SiC im Vergleich zu Si eine Reihe von Vorteilen. Die Lebensdauer der Minoritätsträger ist einer der grundlegenden Parameter für die Leistung von Halbleiterbauelementen, insbesondere für den Einsatz von SiC in Hochspannungsbauelementen. Daher ist es notwendig, Lebensdaueroptimierungen durchzuführen, um die beste Leistung eines bestimmten Bauelements zu erzielen. Um SiC-Bauelemente mit maximaler Ausbeute herzustellen, ist eine hochauflösende Materialcharakterisierung erforderlich, zusammen mit einer Methode zur Untersuchung der Ursachen von Defekten in SiC, um die Qualität weiter zu verbessern.
Die beiden berührungslosen und zerstörungsfreien Verfahren der mikrowellendetektierten Photoleitfähigkeit (MDP) und der photoinduzierten Stromtransientenspektroskopie (MD-PICTS) sind ideale Methoden zur Charakterisierung der Materialqualität und von Defekten.
Das MDPmap in Kombination mit einem UV-Laser (355 nm) ist das ideale Werkzeug für die räumliche Untersuchung von Inhomogenitäten in der Minoritätsladungsträgerlebensdauer von SiC mit einer Untergrenze von 20 ns.
MD-PICTS-Messungen ermöglichen die temperaturabhängige Untersuchung des Photoleitfähigkeitstransienten, wodurch die Aktivierungsenergie von Defekten und die Einfangquerschnitte bestimmt werden können. Mit dem MD-PICTS-System ist es möglich, mit einem Kryostaten mit Flüssigstickstoffbad bis auf 85 K oder mit einem Heliumkühlsystem sogar bis auf 4 K zu messen. Die obere Temperaturgrenze liegt bei 800 K, sodass auch tiefe Fallenniveaus untersucht werden können. Mit der zusätzlichen Mapping-Option können kleine Proben (2 x 2 cm) bei verschiedenen Temperaturen kartiert werden.
Ergebnisse
Abbildung 1 und 2 zeigen eine Minoritätsträgerlebensdauer-Karte und einen Photoleitfähigkeits-Transienten einer 4H-SiC-Probe. Beide wurden mit dem MDPmap mit einer Auflösung von 100 µm und einem 355-nm-Laser gemessen.
Abbildung 3 zeigt ein MD-PICTS-Spektrum mit zwei detektierten Defektniveaus mit Aktivierungsenergien von 0,12 eV und 0,22 eV. Die Messung wurde mit einem MDpicts und einem Flüssigstickstoffbad durchgeführt.
Weitere Informationen finden Sie unter:
Fig.1: Minority carrier lifetime map of a 4" SiC wafer
Fig.2: Typical photoconductivity transient of a 4H-SiC sample
Fig. 3: MD-PICTS spectrum of a 4H-SiC sample, with two trap levels
Verknüpfte Branchen und Applikationen: Epitaxieschichten und dünne Filme
