በMOSFET መሳሪያ ባህሪያት ላይ የሲሲ ንኡስ ክፍል እና ኤፒታክሲያል ቁሳቁሶች ተጽእኖዎች

የሶስት ማዕዘን ጉድለት

የሶስትዮሽ ጉድለቶች በሲሲ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች ውስጥ በጣም ገዳይ የሆኑ የሞርሞሎጂ ጉድለቶች ናቸው። ብዙ ቁጥር ያላቸው የስነ-ጽሑፍ ዘገባዎች እንደሚያሳዩት የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች መፈጠር ከ 3C ክሪስታል ቅርጽ ጋር የተያያዘ ነው. ይሁን እንጂ በተለያዩ የእድገት ዘዴዎች ምክንያት በኤፒታክሲያል ሽፋን ላይ ያሉ ብዙ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ቅርፅ በጣም የተለያየ ነው. በግምት በሚከተሉት ዓይነቶች ሊከፋፈል ይችላል-

(፩) ከላይ ትላልቅ ቅንጣቶች ያሏቸው ሦስት ማዕዘን ቅርጽ ያላቸው ጉድለቶች አሉ።

የዚህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ጉድለት ከላይኛው ክፍል ላይ ትልቅ የሉል ቅንጣት አለው, ይህም በእድገት ሂደት ውስጥ በሚወድቁ ነገሮች ምክንያት ሊከሰት ይችላል. ትንሽ የሶስት ማዕዘን አካባቢ ሸካራ መሬት ከዚህ ጫፍ ወደ ታች ይታያል. ይህ የሆነበት ምክንያት በኤፒታክሲያል ሂደት ውስጥ ሁለት የተለያዩ የ 3C-SiC ንጣፎች በሦስት ማዕዘን አካባቢ ውስጥ በተከታታይ ሲፈጠሩ, የመጀመሪያው ሽፋን በመገናኛው ላይ ኒውክሊየስ እና በ 4H-SiC የእርከን ፍሰት ውስጥ በማደግ ላይ ነው. የ epitaxial ንብርብር ውፍረት እየጨመረ ሲሄድ, የ 3C polytype ሁለተኛ ሽፋን አስኳል እና በትንሽ ትሪያንግል ጉድጓዶች ውስጥ ይበቅላል, ነገር ግን የ 4H የእድገት ደረጃ የ 3C polytype አካባቢን ሙሉ በሙሉ አይሸፍንም, የ V ቅርጽ ያለው የ 3C-SiC ጎድጎድ አሁንም በግልጽ ይታያል. የሚታይ

(2) ከላይ ያሉት ትናንሽ ቅንጣቶች እና ባለ ሦስት ማዕዘን ቅርጽ ያላቸው ጉድለቶች አሉ

በስእል 4.2 እንደሚታየው የዚህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ጉድለት ጫፎች ላይ ያሉት ቅንጣቶች በጣም ያነሱ ናቸው. እና አብዛኛው የሶስት ማዕዘን አካባቢ በ 4H-SiC የእርከን ፍሰት የተሸፈነ ነው, ማለትም, ሙሉው 3C-SiC ንብርብር ሙሉ በሙሉ በ 4H-SiC ንብርብር ስር የተሸፈነ ነው. በሶስት ማዕዘን ጉድለት ላይ የ 4H-SiC የእድገት ደረጃዎች ብቻ ሊታዩ ይችላሉ, ነገር ግን እነዚህ እርምጃዎች ከተለመደው የ 4H ክሪስታል የእድገት ደረጃዎች በጣም ትልቅ ናቸው.

(3) ለስላሳ ሽፋን ያላቸው የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች

በስእል 4.3 ላይ እንደሚታየው የዚህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ጉድለት ለስላሳ ወለል ቅርጽ አለው. ለእንደዚህ አይነት የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች የ 3C-SiC ንብርብር በደረጃ ፍሰት በ 4H-SiC ተሸፍኗል, እና በላዩ ላይ ያለው የ 4H ክሪስታል ቅርጽ በደንብ እና ለስላሳ ያድጋል.

የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች

ኤፒታክሲያል ፒትስ (ፒትስ) በጣም ከተለመዱት የወለል ንጣፎች ጉድለቶች አንዱ ነው, እና የእነሱ የተለመደው የገጽታ ሞርፎሎጂ እና መዋቅራዊ ንድፍ በስእል 4.4. በመሳሪያው ጀርባ ላይ ከ KOH ማሳከክ በኋላ የተስተዋሉበት የክር መቆራረጥ (TD) ዝገት ጉድጓዶች ያሉበት ቦታ ከመሳሪያው ዝግጅት በፊት የኤፒታክሲያል ጉድጓዶች ካሉበት ቦታ ጋር ግልጽ የሆነ መጻጻፍ አለው ይህም የኤፒታክሲያል ጉድጓዶች መፈጠር ከክርክር ማፈናቀል ጋር የተያያዘ መሆኑን ያሳያል።

የካሮት ጉድለቶች

የካሮት ጉድለቶች በ 4H-SiC epitaxial layers ውስጥ የተለመዱ የገጽታ ጉድለቶች ናቸው, እና የእነሱ የተለመደው ሞርፎሎጂ በስእል 4.5 ይታያል. የካሮት ጉድለቱ የተፈጠረው በፍራንኮኒያን እና በፕሪስማቲክ ቁልል ጥፋቶች መገናኛ አማካኝነት በደረጃ በሚመስሉ መዘበራረቅ በተገናኘው ባዝ አውሮፕላን ላይ ነው። በተጨማሪም የካሮት ጉድለቶች መፈጠር ከቲኤስዲ ጋር በተያያዙ ንጥረ ነገሮች ላይ እንደሚዛመዱ ተነግሯል. Tsuchida H. et al. በ epitaxial ንብርብር ውስጥ ያለው የካሮት ጉድለቶች ጥግግት ከ TSD ጥግግት ጋር ተመጣጣኝ መሆኑን አገኘ። እና የገጽታ ሞርፎሎጂ ምስሎችን ከኤፒታክሲያል እድገት በፊት እና በኋላ በማነፃፀር ሁሉም የተስተዋሉ የካሮት ጉድለቶች በንዑስ ክፍል ውስጥ ካለው ቲኤስዲ ጋር ተመሳሳይነት ሊኖራቸው ይችላል። Wu H. እና ሌሎች. የካሮት ጉድለቶች የ3C ክሪስታል ቅርፅ እንዳልያዙ ለማወቅ የራማን መበተን ሙከራ ባህሪን ተጠቅሟል፣ ነገር ግን የ4H-SiC ፖሊታይፕ ብቻ።

በ MOSFET መሳሪያ ባህሪያት ላይ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽእኖ

ምስል 4.7 የሶስት ማዕዘን ጉድለቶችን የያዘው መሣሪያ አምስት ባህሪያትን የሚያሳይ ስታትስቲካዊ ስርጭት ሂስቶግራም ነው. ሰማያዊ ነጥብ ያለው መስመር የመሳሪያውን ባህሪ መበላሸት የመከፋፈያ መስመር ነው, እና ቀይ ነጥብ ያለው መስመር የመሳሪያውን ብልሽት የመከፋፈል መስመር ነው. ለመሳሪያ ብልሽት, የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ, እና ውድቀቱ ከ 93% በላይ ነው. ይህ በዋነኛነት በመሳሪያዎች ተቃራኒ የመፍሰሻ ባህሪያት ላይ የሶስትዮሽ ጉድለቶች ተጽዕኖ ምክንያት ነው. እስከ 93% የሚደርሱ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ያሏቸው መሳሪያዎች የተገላቢጦሽ ፍሳሽን በከፍተኛ ሁኔታ ጨምረዋል. በተጨማሪም, የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች እንዲሁ በ 60% የመበላሸት መጠን በበሩ ፍሳሽ ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. በሰንጠረዥ 4.2 ላይ እንደሚታየው የጨረር ቮልቴጅ መበላሸት እና የሰውነት ዳይኦድ ባህሪ መበላሸት, የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽእኖ አነስተኛ ነው, እና የመበላሸቱ መጠን 26% እና 33% ነው. በተቃውሞ ላይ መጨመርን ከማስገኘት አንጻር, የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽእኖ ደካማ ነው, እና የመበላሸቱ መጠን 33% ገደማ ነው.

በ MOSFET መሳሪያ ባህሪያት ላይ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች ተጽእኖ

ምስል 4.8 የኤፒታክሲያል ጉድጓዶች ጉድለት ያለበት መሳሪያ አምስት ባህሪያትን የሚያሳይ ስታትስቲካዊ ስርጭት ሂስቶግራም ነው። ሰማያዊ ነጥብ ያለው መስመር የመሳሪያውን ባህሪ መበላሸት የመከፋፈያ መስመር ነው, እና ቀይ ነጥብ ያለው መስመር የመሳሪያውን ብልሽት የመከፋፈል መስመር ነው. ከዚህ መረዳት የሚቻለው በሲሲ MOSFET ናሙና ውስጥ የኤፒታክሲያል ጉድጓዶች ጉድለቶችን ያካተቱ መሳሪያዎች ቁጥር የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ካሉባቸው መሳሪያዎች ጋር እኩል ነው። በመሳሪያ ባህሪያት ላይ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች ተጽእኖ ከሶስት ማዕዘን ጉድለቶች የተለየ ነው. ከመሳሪያው ብልሽት አንጻር የኤፒታክሲያል ጉድጓዶች ጉድለት ያለባቸው መሳሪያዎች ውድቀት 47% ብቻ ነው። ከሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ጋር ሲነፃፀር በሠንጠረዥ 4.3 እንደሚታየው የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በተገላቢጦሽ የመፍሰሻ ባህሪያት እና በመሳሪያው የበር ፍሳሽ ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ በከፍተኛ ሁኔታ ተዳክሟል, በቅደም ተከተል 53% እና 38% የመበላሸት መጠን, በሠንጠረዥ 4.3. በሌላ በኩል የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በመነሻ የቮልቴጅ ባህሪያት, የሰውነት ዳይኦድ ኮንዳክሽን ባህሪያት እና በተቃውሞ ላይ ያለው ተጽእኖ ከሶስት ማዕዘን ጉድለቶች የበለጠ ነው, የመበላሸቱ መጠን 38% ደርሷል.

በአጠቃላይ, ሁለት የስነ-ቅርጽ ጉድለቶች, ማለትም ትሪያንግል እና ኤፒታክሲያል ፒትስ, በሲሲ MOSFET መሳሪያዎች ውድቀት እና ባህሪይ መበላሸት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች መኖሩ በጣም ገዳይ ነው, እስከ 93% የሚደርስ ውድቀት ያለው, በዋናነት በመሳሪያው ተለዋዋጭ ፍሳሽ ላይ ከፍተኛ ጭማሪ ይታያል. የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች የያዙ መሳሪያዎች ዝቅተኛ ውድቀት 47 በመቶ ነበራቸው። ይሁን እንጂ የ epitaxial pit ጉድለቶች በመሳሪያው የመነሻ ቮልቴጅ, የሰውነት ዳይኦድ ማስተላለፊያ ባህሪያት እና በተከላካይ ላይ ከሦስት ማዕዘን ጉድለቶች የበለጠ ተጽእኖ ያሳድራሉ.