Korrelation von Materialqualität und Ausfallmechanismen leistungselektronischer SiC-Bauelemente

Detection of material defects in 4H SiC and their impact on electrical failure modes of SiC MOSFETs

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-214951
  • Ziel dieser Arbeit war es, eine Korrelation der Siliciumcarbid (SiC) Materialqualität mit Ausfallmechanismen leistungselektronischer 4H-SiC Trench-MOSFET Bauelemente herzustellen. Dafür wurden homo-epitaktische, n-leitende SiC-Schichten abgeschieden. Diese Schichten wurden anschließend mit konfokaler DIC-Mikroskopie und UV-PL Methoden hinsichtlich ihrer Defekte charakterisiert. Die so charakterisierten Epitaxie-Wafer wurden zur Herstellung von leistungselektronischen Trench-MOSFET Bauelementen verwendet. Nach der Prozessierung wurden die Bauelemente elektrisch charakterisiert. Elektrische Ausbeute-Maps wurden anschließend mit den während der Prozessierung aufgenommenen Defektdaten überlagertZiel dieser Arbeit war es, eine Korrelation der Siliciumcarbid (SiC) Materialqualität mit Ausfallmechanismen leistungselektronischer 4H-SiC Trench-MOSFET Bauelemente herzustellen. Dafür wurden homo-epitaktische, n-leitende SiC-Schichten abgeschieden. Diese Schichten wurden anschließend mit konfokaler DIC-Mikroskopie und UV-PL Methoden hinsichtlich ihrer Defekte charakterisiert. Die so charakterisierten Epitaxie-Wafer wurden zur Herstellung von leistungselektronischen Trench-MOSFET Bauelementen verwendet. Nach der Prozessierung wurden die Bauelemente elektrisch charakterisiert. Elektrische Ausbeute-Maps wurden anschließend mit den während der Prozessierung aufgenommenen Defektdaten überlagert und mit entsprechenden Defektklassen abgeglichen. Abschließende Untersuchungen an diesen charakterisierten Bauelementen dienten zur Analyse der Langzeitstabilität und Zuverlässigkeit.show moreshow less
  • The purpose of this work was to establish a correlation between the material defects in Silicon Carbide (SiC) and failure modes of high-voltage and high-power 4H-SiC semiconductor trench-MOSFET devices. N-type SiC homoepitaxial layers were grown to be able to investigate epilayers in addition to the substrates. These layers were analysed for their surface and crystallographic defects. The method of characterisation was utilizing confocal as well as differential interference contrast (DIC) optics for surface inspection and ultra-violet photoluminescence (UV-PL) imaging. The defect-characterized epitaxial wafers were then used to manufacture trench-MOSFET devices. All finished devices wereThe purpose of this work was to establish a correlation between the material defects in Silicon Carbide (SiC) and failure modes of high-voltage and high-power 4H-SiC semiconductor trench-MOSFET devices. N-type SiC homoepitaxial layers were grown to be able to investigate epilayers in addition to the substrates. These layers were analysed for their surface and crystallographic defects. The method of characterisation was utilizing confocal as well as differential interference contrast (DIC) optics for surface inspection and ultra-violet photoluminescence (UV-PL) imaging. The defect-characterized epitaxial wafers were then used to manufacture trench-MOSFET devices. All finished devices were electrically tested. The electrical yield received through this method was then overlayed with the defect data previously measured during processing. Finally, those extensively investigated devices were used for reliability tests.show moreshow less

Download full text files

Export metadata

Additional Services

Share in Twitter Search Google Scholar Statistics
Metadaten
Author:Daniel BaierhoferORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-214951
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-620-6
ISBN:978-3-96147-620-6
Series (Volume number):FAU Studien aus der Elektrotechnik (18)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Referee:Tobias Erlbacher, Georg Fischer
Advisor:Tobias Erlbacher
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2023
Date of online publication (Embargo Date):2023/01/31
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2022/10/19
Release Date:2023/02/02
Tag:4H–SiC; Ausbeutevorhersage; Defektdetektion; Defektklassifizierung; Epitaxieschichten; elektrische Ausbeute; elektrische Ausfallmechanismen
SWD-Keyword:Siliciumcarbid; Homoepitaxie; Halbleitertechnologie; Materialcharakterisierung; Photolumineszenz; Defekt; Elektronisches Bauelement
Length/size:xviii, 243 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-619-0
Institutes:Technische Fakultät
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Einverstanden ✔
Diese Webseite verwendet technisch erforderliche Session-Cookies. Durch die weitere Nutzung der Webseite stimmen Sie diesem zu. Unsere Datenschutzerklärung finden Sie hier.