त्रिकोणी दोष
त्रिकोणीय दोष हे SiC एपिटॅक्सियल लेयर्समधील सर्वात घातक आकारविज्ञान दोष आहेत. मोठ्या संख्येने साहित्य अहवालांनी दर्शविले आहे की त्रिकोणी दोषांची निर्मिती 3C क्रिस्टल फॉर्मशी संबंधित आहे. तथापि, वेगवेगळ्या वाढीच्या यंत्रणेमुळे, एपिटॅक्सियल लेयरच्या पृष्ठभागावरील अनेक त्रिकोणी दोषांचे आकारशास्त्र बरेच वेगळे आहे. हे ढोबळमानाने खालील प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते:
(1) वरच्या बाजूला मोठे कण असलेले त्रिकोणी दोष आहेत
या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या शीर्षस्थानी एक मोठा गोलाकार कण असतो, जो वाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान पडलेल्या वस्तूंमुळे होऊ शकतो. या शिरोबिंदूपासून खालच्या दिशेने खडबडीत पृष्ठभाग असलेले एक लहान त्रिकोणी क्षेत्र पाहिले जाऊ शकते. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की एपिटॅक्सियल प्रक्रियेदरम्यान, त्रिकोणी क्षेत्रामध्ये दोन भिन्न 3C-SiC स्तर क्रमशः तयार होतात, ज्यापैकी पहिला स्तर इंटरफेसमध्ये न्यूक्लीएट असतो आणि 4H-SiC स्टेप फ्लोद्वारे वाढतो. एपिटॅक्सियल लेयरची जाडी जसजशी वाढते तसतसे 3C पॉलीटाइप न्यूक्लीएट्सचा दुसरा थर लहान त्रिकोणी खड्ड्यात वाढतो, परंतु 4H वाढीची पायरी 3C पॉलिटाइप क्षेत्र पूर्णपणे व्यापत नाही, ज्यामुळे 3C-SiC चे V-आकाराचे खोबणी क्षेत्र अजूनही स्पष्टपणे दिसते. दृश्यमान
(२) वरच्या बाजूला छोटे कण आणि खडबडीत पृष्ठभाग असलेले त्रिकोणी दोष असतात
आकृती 4.2 मध्ये दाखवल्याप्रमाणे या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या शिरोबिंदूंवरील कण खूपच लहान आहेत. आणि बहुतेक त्रिकोणी क्षेत्र 4H-SiC च्या स्टेप फ्लोने झाकलेले आहे, म्हणजेच संपूर्ण 3C-SiC लेयर पूर्णपणे 4H-SiC लेयर अंतर्गत एम्बेड केलेले आहे. त्रिकोणी दोष पृष्ठभागावर फक्त 4H-SiC च्या वाढीच्या पायऱ्या दिसू शकतात, परंतु या पायऱ्या पारंपारिक 4H क्रिस्टल वाढीच्या पायऱ्यांपेक्षा खूप मोठ्या आहेत.
(3) गुळगुळीत पृष्ठभागासह त्रिकोणी दोष
आकृती 4.3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषामध्ये पृष्ठभागाची गुळगुळीत आकारविज्ञान असते. अशा त्रिकोणी दोषांसाठी, 3C-SiC थर 4H-SiC च्या स्टेप फ्लोने झाकलेला असतो आणि पृष्ठभागावरील 4H क्रिस्टल फॉर्म अधिक बारीक आणि नितळ वाढतो.
एपिटॅक्सियल पिट दोष
एपिटॅक्सियल खड्डे (खड्डे) हे सर्वात सामान्य पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञान दोषांपैकी एक आहेत आणि त्यांचे विशिष्ट पृष्ठभाग आकारविज्ञान आणि संरचनात्मक रूपरेषा आकृती 4.4 मध्ये दर्शविली आहे. यंत्राच्या मागील बाजूस KOH एचिंग केल्यानंतर थ्रेडिंग डिस्लोकेशन (TD) गंज खड्ड्यांचे स्थान डिव्हाइस तयार करण्यापूर्वी एपिटॅक्सियल खड्ड्यांच्या स्थानाशी स्पष्ट पत्रव्यवहार आहे, जे थ्रेडिंग विस्थापनांशी संबंधित आहे हे दर्शविते की एपिटॅक्सियल पिट दोषांची निर्मिती.
गाजर दोष
गाजर दोष हे 4H-SiC एपिटॅक्सियल लेयर्समधील सामान्य पृष्ठभागाचे दोष आहेत आणि त्यांचे वैशिष्ट्यपूर्ण आकारविज्ञान आकृती 4.5 मध्ये दर्शविले आहे. स्टेप-सदृश विस्थापनांद्वारे जोडलेल्या बेसल प्लेनवर स्थित फ्रॅन्कोनियन आणि प्रिझमॅटिक स्टॅकिंग फॉल्टच्या छेदनबिंदूमुळे गाजर दोष तयार झाल्याची नोंद आहे. हे देखील नोंदवले गेले आहे की गाजर दोषांची निर्मिती सब्सट्रेटमध्ये टीएसडीशी संबंधित आहे. Tsuchida H. et al. असे आढळले की एपिटॅक्सियल लेयरमधील गाजर दोषांची घनता सब्सट्रेटमधील टीएसडीच्या घनतेच्या प्रमाणात आहे. आणि एपिटॅक्सियल वाढीच्या आधी आणि नंतरच्या पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञान प्रतिमांची तुलना करून, सर्व निरीक्षण केलेले गाजर दोष सब्सट्रेटमधील टीएसडीशी संबंधित असल्याचे आढळू शकते. Wu H. et al. गाजर दोषांमध्ये 3C क्रिस्टल फॉर्म नसून फक्त 4H-SiC पॉलीटाइप आहे हे शोधण्यासाठी रमन स्कॅटरिंग चाचणी वैशिष्ट्यीकरण वापरले.
MOSFET डिव्हाइस वैशिष्ट्यांवर त्रिकोणी दोषांचा प्रभाव
आकृती 4.7 त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाचा हिस्टोग्राम आहे. निळी ठिपके असलेली रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी विभाजक रेषा आहे आणि लाल ठिपके असलेली रेषा ही उपकरणाच्या बिघाडासाठी विभाजक रेषा आहे. डिव्हाइस अयशस्वी होण्यासाठी, त्रिकोणी दोषांचा मोठा प्रभाव पडतो आणि अयशस्वी होण्याचे प्रमाण 93% पेक्षा जास्त आहे. हे प्रामुख्याने उपकरणांच्या रिव्हर्स लीकेज वैशिष्ट्यांवर त्रिकोणी दोषांच्या प्रभावास कारणीभूत आहे. त्रिकोणी दोष असलेल्या 93% उपकरणांमध्ये रिव्हर्स लीकेजमध्ये लक्षणीय वाढ झाली आहे. याव्यतिरिक्त, त्रिकोणी दोषांचा गेटच्या गळतीच्या वैशिष्ट्यांवर देखील गंभीर परिणाम होतो, 60% च्या ऱ्हास दरासह. तक्ता 4.2 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेज डिग्रेडेशन आणि बॉडी डायोड वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी, त्रिकोणी दोषांचा प्रभाव कमी आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण अनुक्रमे 26% आणि 33% आहे. ऑन-रेझिस्टन्समध्ये वाढ होण्याच्या दृष्टीने, त्रिकोणी दोषांचा प्रभाव कमकुवत आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण सुमारे 33% आहे.
MOSFET उपकरण वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव
आकृती 4.8 एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाचा हिस्टोग्राम आहे. निळी ठिपके असलेली रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी विभाजक रेषा आहे आणि लाल ठिपके असलेली रेषा ही उपकरणाच्या बिघाडासाठी विभाजक रेषा आहे. यावरून असे दिसून येते की SiC MOSFET नमुन्यातील एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांची संख्या त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणांच्या संख्येच्या समतुल्य आहे. उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव त्रिकोणी दोषांपेक्षा वेगळा आहे. उपकरणाच्या बिघाडाच्या बाबतीत, एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांचे अपयश दर केवळ 47% आहे. त्रिकोणीय दोषांच्या तुलनेत, यंत्राच्या रिव्हर्स लीकेज वैशिष्ट्यांवर आणि गेट लीकेज वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमकुवत झाला आहे, अनुक्रमे 53% आणि 38% च्या अधोगती गुणोत्तरांसह, टेबल 4.3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. दुसरीकडे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेज वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव, बॉडी डायोड वहन वैशिष्ट्ये आणि ऑन-रेझिस्टन्स त्रिकोणी दोषांपेक्षा जास्त आहे, ऱ्हास गुणोत्तर 38% पर्यंत पोहोचते.
सर्वसाधारणपणे, त्रिकोण आणि एपिटॅक्सियल खड्डे या दोन आकारविज्ञान दोषांचा SiC MOSFET उपकरणांच्या अपयशावर आणि वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासावर लक्षणीय परिणाम होतो. त्रिकोणी दोषांचे अस्तित्व सर्वात घातक आहे, 93% पर्यंत अयशस्वी होण्याचे प्रमाण, मुख्यतः डिव्हाइसच्या उलट गळतीमध्ये लक्षणीय वाढ म्हणून प्रकट होते. एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांमध्ये 47% कमी अपयशी दर होता. तथापि, एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा उपकरणाच्या थ्रेशोल्ड व्होल्टेजवर, बॉडी डायोड वहन वैशिष्ट्यांवर आणि त्रिकोणी दोषांपेक्षा ऑन-रेझिस्टन्सवर जास्त प्रभाव पडतो.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-16-2024