त्रिकोणीय दोष
त्रिकोणीय दोष SiC एपीटैक्सियल परतों में सबसे घातक रूपात्मक दोष हैं। बड़ी संख्या में साहित्यिक रिपोर्टों से पता चला है कि त्रिकोणीय दोषों का निर्माण 3C क्रिस्टल रूप से संबंधित है। हालाँकि, विभिन्न विकास तंत्रों के कारण, एपिटैक्सियल परत की सतह पर कई त्रिकोणीय दोषों की आकृति विज्ञान काफी भिन्न है। इसे मोटे तौर पर निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:
(1) शीर्ष पर बड़े कणों के साथ त्रिकोणीय दोष हैं
इस प्रकार के त्रिकोणीय दोष में शीर्ष पर एक बड़ा गोलाकार कण होता है, जो विकास प्रक्रिया के दौरान गिरने वाली वस्तुओं के कारण हो सकता है। इस शीर्ष से नीचे की ओर खुरदुरी सतह वाला एक छोटा त्रिकोणीय क्षेत्र देखा जा सकता है। यह इस तथ्य के कारण है कि एपिटैक्सियल प्रक्रिया के दौरान, त्रिकोणीय क्षेत्र में दो अलग-अलग 3C-SiC परतें क्रमिक रूप से बनती हैं, जिनमें से पहली परत इंटरफ़ेस पर न्यूक्लियेटेड होती है और 4H-SiC चरण प्रवाह के माध्यम से बढ़ती है। जैसे-जैसे एपिटैक्सियल परत की मोटाई बढ़ती है, 3C पॉलीटाइप की दूसरी परत न्यूक्लियेट होती है और छोटे त्रिकोणीय गड्ढों में बढ़ती है, लेकिन 4H विकास चरण 3C पॉलीटाइप क्षेत्र को पूरी तरह से कवर नहीं करता है, जिससे 3C-SiC का V-आकार का खांचा क्षेत्र अभी भी स्पष्ट रूप से बनता है। दृश्यमान
(2) शीर्ष पर छोटे-छोटे कण तथा खुरदरी सतह वाले त्रिकोणीय दोष होते हैं
इस प्रकार के त्रिकोणीय दोष के शीर्ष पर कण बहुत छोटे होते हैं, जैसा चित्र 4.2 में दिखाया गया है। और अधिकांश त्रिकोणीय क्षेत्र 4H-SiC के चरण प्रवाह द्वारा कवर किया गया है, अर्थात, संपूर्ण 3C-SiC परत पूरी तरह से 4H-SiC परत के नीचे अंतर्निहित है। त्रिकोणीय दोष सतह पर केवल 4H-SiC के विकास चरण देखे जा सकते हैं, लेकिन ये चरण पारंपरिक 4H क्रिस्टल विकास चरणों की तुलना में बहुत बड़े हैं।
(3) चिकनी सतह के साथ त्रिकोणीय दोष
इस प्रकार के त्रिकोणीय दोष में एक चिकनी सतह आकारिकी होती है, जैसा चित्र 4.3 में दिखाया गया है। ऐसे त्रिकोणीय दोषों के लिए, 3C-SiC परत को 4H-SiC के चरण प्रवाह द्वारा कवर किया जाता है, और सतह पर 4H क्रिस्टल का रूप महीन और चिकना हो जाता है।
एपीटैक्सियल पिट दोष
एपिटैक्सियल पिट (गड्ढे) सबसे आम सतह आकृति विज्ञान दोषों में से एक हैं, और उनकी विशिष्ट सतह आकृति विज्ञान और संरचनात्मक रूपरेखा चित्र 4.4 में दिखाई गई है। डिवाइस के पीछे KOH नक़्क़ाशी के बाद देखे गए थ्रेडिंग डिस्लोकेशन (टीडी) संक्षारण गड्ढों का स्थान डिवाइस की तैयारी से पहले एपिटैक्सियल गड्ढों के स्थान के साथ एक स्पष्ट पत्राचार है, जो दर्शाता है कि एपिटैक्सियल पिट दोषों का गठन थ्रेडिंग डिस्लोकेशन से संबंधित है।
गाजर के दोष
गाजर दोष 4H-SiC एपिटैक्सियल परतों में एक सामान्य सतह दोष है, और उनकी विशिष्ट आकृति विज्ञान चित्र 4.5 में दिखाया गया है। बताया गया है कि गाजर दोष चरण-जैसी अव्यवस्थाओं से जुड़े बेसल विमान पर स्थित फ्रैंकोनियन और प्रिज्मीय स्टैकिंग दोषों के प्रतिच्छेदन से बनता है। यह भी बताया गया है कि गाजर दोष का गठन सब्सट्रेट में टीएसडी से संबंधित है। त्सुचिदा एच. एट अल. पाया गया कि एपीटैक्सियल परत में गाजर दोषों का घनत्व सब्सट्रेट में टीएसडी के घनत्व के समानुपाती होता है। और एपीटैक्सियल वृद्धि से पहले और बाद की सतह आकृति विज्ञान छवियों की तुलना करके, सभी देखे गए गाजर दोषों को सब्सट्रेट में टीएसडी के अनुरूप पाया जा सकता है। वू एच. एट अल. यह पता लगाने के लिए रमन स्कैटरिंग परीक्षण लक्षण वर्णन का उपयोग किया गया कि गाजर दोषों में 3C क्रिस्टल फॉर्म नहीं था, बल्कि केवल 4H-SiC पॉलीटाइप था।
MOSFET डिवाइस विशेषताओं पर त्रिकोणीय दोषों का प्रभाव
चित्र 4.7 त्रिकोणीय दोष वाले उपकरण की पांच विशेषताओं के सांख्यिकीय वितरण का एक हिस्टोग्राम है। नीली बिंदीदार रेखा डिवाइस की विशेषता में गिरावट के लिए विभाजन रेखा है, और लाल बिंदीदार रेखा डिवाइस की विफलता के लिए विभाजन रेखा है। डिवाइस की विफलता के लिए, त्रिकोणीय दोषों का बहुत बड़ा प्रभाव पड़ता है, और विफलता दर 93% से अधिक होती है। इसका मुख्य कारण उपकरणों की रिवर्स लीकेज विशेषताओं पर त्रिकोणीय दोषों का प्रभाव है। त्रिकोणीय दोष वाले 93% उपकरणों में रिवर्स लीकेज में काफी वृद्धि हुई है। इसके अलावा, त्रिकोणीय दोषों का गेट रिसाव विशेषताओं पर भी गंभीर प्रभाव पड़ता है, जिसमें 60% की गिरावट दर होती है। जैसा कि तालिका 4.2 में दिखाया गया है, थ्रेशोल्ड वोल्टेज गिरावट और बॉडी डायोड विशेषता गिरावट के लिए, त्रिकोणीय दोषों का प्रभाव छोटा है, और गिरावट अनुपात क्रमशः 26% और 33% है। ऑन-प्रतिरोध में वृद्धि के संदर्भ में, त्रिकोणीय दोषों का प्रभाव कमजोर है, और गिरावट अनुपात लगभग 33% है।
MOSFET डिवाइस विशेषताओं पर एपिटैक्सियल पिट दोषों का प्रभाव
चित्र 4.8 एपिटैक्सियल पिट दोष वाले उपकरण की पांच विशेषताओं के सांख्यिकीय वितरण का एक हिस्टोग्राम है। नीली बिंदीदार रेखा डिवाइस की विशेषता में गिरावट के लिए विभाजन रेखा है, और लाल बिंदीदार रेखा डिवाइस की विफलता के लिए विभाजन रेखा है। इससे यह देखा जा सकता है कि SiC MOSFET नमूने में एपिटैक्सियल पिट दोष वाले उपकरणों की संख्या त्रिकोणीय दोष वाले उपकरणों की संख्या के बराबर है। डिवाइस विशेषताओं पर एपिटैक्सियल पिट दोषों का प्रभाव त्रिकोणीय दोषों से भिन्न होता है। डिवाइस की विफलता के संदर्भ में, एपिटैक्सियल पिट दोष वाले उपकरणों की विफलता दर केवल 47% है। त्रिकोणीय दोषों की तुलना में, डिवाइस की रिवर्स लीकेज विशेषताओं और गेट लीकेज विशेषताओं पर एपिटैक्सियल पिट दोषों का प्रभाव क्रमशः 53% और 38% के गिरावट अनुपात के साथ काफी कमजोर हो गया है, जैसा कि तालिका 4.3 में दिखाया गया है। दूसरी ओर, थ्रेसहोल्ड वोल्टेज विशेषताओं, बॉडी डायोड चालन विशेषताओं और ऑन-प्रतिरोध पर एपिटैक्सियल पिट दोषों का प्रभाव त्रिकोणीय दोषों की तुलना में अधिक है, गिरावट अनुपात 38% तक पहुंच गया है।
सामान्य तौर पर, दो रूपात्मक दोष, अर्थात् त्रिकोण और एपिटैक्सियल गड्ढे, SiC MOSFET उपकरणों की विफलता और विशेषता गिरावट पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं। त्रिकोणीय दोषों का अस्तित्व सबसे घातक है, विफलता दर 93% तक है, जो मुख्य रूप से डिवाइस के रिवर्स रिसाव में उल्लेखनीय वृद्धि के रूप में प्रकट होती है। एपिटैक्सियल पिट दोष वाले उपकरणों की विफलता दर 47% कम थी। हालाँकि, एपिटैक्सियल पिट दोषों का डिवाइस के थ्रेशोल्ड वोल्टेज, बॉडी डायोड चालन विशेषताओं और त्रिकोणीय दोषों की तुलना में प्रतिरोध पर अधिक प्रभाव पड़ता है।
पोस्ट समय: अप्रैल-16-2024