တြိဂံချို့ယွင်းချက်
တြိဂံချို့ယွင်းချက်များသည် SiC epitaxial အလွှာရှိ အဆိုးရွားဆုံးသော ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာချို့ယွင်းချက်ဖြစ်သည်။ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များဖွဲ့စည်းခြင်းသည် 3C ပုံဆောင်ခဲပုံစံနှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်း စာပေအစီရင်ခံစာအများအပြားက ပြသထားသည်။ သို့သော်လည်း မတူညီသော ကြီးထွားမှု ယန္တရားများကြောင့်၊ epitaxial အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန် ချို့ယွင်းချက်များစွာ ကွဲပြားပါသည်။ အကြမ်းဖျင်းအားဖြင့် အောက်ပါအမျိုးအစားများ ခွဲခြားနိုင်သည်။
(၁) ထိပ်တွင် ကြီးမားသော အမှုန်အမွှားများ ပါရှိသည့် တြိဂံပုံ ချို့ယွင်းချက်များ ရှိသည်။
ဤတြိဂံပုံသဏ္ဍာန် ချို့ယွင်းချက် အမျိုးအစားသည် ကြီးထွားမှုဖြစ်စဉ်အတွင်း အရာဝတ္တုများ ပြုတ်ကျခြင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သော ကြီးမားသော စက်လုံးအမှုန်အမွှားများ ထိပ်တွင်ရှိသည်။ ကြမ်းတမ်းသော မျက်နှာပြင်ရှိသော တြိဂံပုံ သေးငယ်သော ဧရိယာကို ဤထိပ်တန်းမှ အောက်ဘက်တွင် ကြည့်ရှုနိုင်သည်။ ၎င်းမှာ epitaxial လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ ကွဲပြားသော 3C-SiC အလွှာနှစ်ခုကို တြိဂံဧရိယာတွင် ဆက်တိုက်ဖွဲ့စည်းထားသောကြောင့် ပထမအလွှာသည် interface တွင် nucleated ဖြစ်ပြီး 4H-SiC အဆင့်စီးဆင်းမှုမှတစ်ဆင့် ကြီးထွားလာသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ epitaxial အလွှာ၏အထူတိုးလာသည်နှင့်အမျှ 3C polytype ၏ဒုတိယအလွှာသည် nucleates ပြီးသေးငယ်သောတြိဂံပုံပေါက်များအတွင်းကြီးထွားလာသော်လည်း 4H ကြီးထွားမှုအဆင့်သည် 3C polytype ဧရိယာအား လုံးလုံးလျားလျားမဖုံးလွှမ်းထားသောကြောင့် 3C-SiC ၏ V-shaped groove area ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းဖြစ်နေစေသည်။ မြင်နိုင်သည်။
(၂) အပေါ်ယံတွင် အမှုန်အမွှားငယ်များနှင့် တြိဂံပုံသဏ္ဍာန် ချို့ယွင်းချက် ကြမ်းတမ်းသော မျက်နှာပြင်ရှိသည်။
ပုံ 4.2 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဤတြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းမှုအမျိုးအစား၏ ဒေါင်လိုက်အမှုန်များသည် ပို၍သေးငယ်ပါသည်။ တြိဂံဧရိယာအများစုကို 4H-SiC အဆင့်စီးဆင်းမှုဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားပြီး ဆိုလိုသည်မှာ 3C-SiC အလွှာတစ်ခုလုံးကို 4H-SiC အလွှာအောက်တွင် လုံးလုံးမြှုပ်နှံထားသည်။ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန် မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် 4H-SiC ၏ ကြီးထွားမှု အဆင့်များကိုသာ မြင်နိုင်သော်လည်း အဆိုပါ အဆင့်များသည် သမားရိုးကျ 4H ပုံဆောင်ခဲ ကြီးထွားမှု အဆင့်များထက် များစွာ ကြီးမားပါသည်။
(၃) တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်
ဤတြိဂံချို့ယွင်းချက် အမျိုးအစားသည် ပုံ 4.3 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ရှိသည်။ ထိုကဲ့သို့သော တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များအတွက်၊ 3C-SiC အလွှာကို 4H-SiC ၏ ခြေလှမ်းစီးဆင်းမှုဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားပြီး မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ 4H ပုံဆောင်ခဲပုံစံသည် ပိုမိုချောမွေ့ပြီး ကြီးထွားလာပါသည်။
Epitaxial တွင်းချို့ယွင်းချက်များ
Epitaxial pits (တွင်းများ) သည် အဖြစ်အများဆုံး မျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန် ချို့ယွင်းချက် များထဲမှ တစ်ခု ဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့၏ ပုံမှန် မျက်နှာပြင် ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန် နှင့် ဖွဲ့စည်းပုံ အကြမ်းထည် ကို ပုံ 4.4 တွင် ပြထားသည်။ ကိရိယာ၏နောက်ဘက်ရှိ KOH etching ပြီးနောက် တွေ့ရှိသော threading dislocation (TD) သံချေးကျင်းများ၏တည်နေရာသည် ကိရိယာပြင်ဆင်မှုမပြုလုပ်မီ epitaxial pits တည်နေရာနှင့် ရှင်းလင်းသောစာပေးစာယူရှိပြီး epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များဖွဲ့စည်းခြင်းသည် threading dislocations နှင့်သက်ဆိုင်ကြောင်းဖော်ပြသည်။
မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်
မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များသည် 4H-SiC epitaxial အလွှာများရှိ ဘုံမျက်နှာပြင်ချို့ယွင်းချက်ဖြစ်ပြီး ၎င်းတို့၏ပုံမှန်ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပုံ 4.5 တွင်ပြသထားသည်။ မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်သည် ဖရန်ကိုနီယံနှင့် အဆင့်ဆင့်တူသော ရွေ့လျားမှုများဖြင့် ချိတ်ဆက်ထားသော basal လေယာဉ်ပေါ်ရှိ prismatic stacking faults များ၏ ဆုံရပ်မှ ဖြစ်ပေါ်လာသည်ဟု အစီရင်ခံထားသည်။ မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များ ဖြစ်ပေါ်ခြင်းသည် အလွှာအတွင်းရှိ TSD နှင့် ဆက်စပ်နေကြောင်းလည်း အစီရင်ခံထားပါသည်။ Tsuchida H. et al ။ epitaxial အလွှာရှိ မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များ၏ သိပ်သည်းဆသည် အလွှာရှိ TSD ၏ သိပ်သည်းဆနှင့် အချိုးကျကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။ epitaxial ကြီးထွားမှုမတိုင်မီနှင့် မျက်နှာပြင်ရုပ်ပုံသဏ္ဍာန်ရုပ်ပုံများကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြင့်၊ တွေ့ရှိထားသည့် မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်အားလုံးကို အလွှာအတွင်းရှိ TSD နှင့် ကိုက်ညီမှုရှိသည်ကို တွေ့ရှိနိုင်သည်။ Wu H. et al. မုန်လာဥနီချို့ယွင်းချက်များတွင် 3C ပုံဆောင်ခဲမပါဝင်သော်လည်း 4H-SiC ပေါ်လီအမျိုးအစားကိုသာ ရှာဖွေရန် Raman scattering test characterization ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။
MOSFET စက်ပစ္စည်းလက္ခဏာများပေါ်တွင် တြိဂံချို့ယွင်းချက်များ၏ သက်ရောက်မှု
ပုံ 4.7 သည် တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များပါရှိသော စက်ပစ္စည်းတစ်ခု၏ ဝိသေသလက္ခဏာငါးခု၏ ကိန်းဂဏန်းဆိုင်ရာ ဖြန့်ဝေမှု၏ ဟီစတိုဂရမ်ဖြစ်သည်။ အပြာရောင် အစက်ချမျဉ်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ အင်္ဂါရပ်များ ပျက်စီးယိုယွင်းခြင်းအတွက် ပိုင်းခြားမျဉ်းဖြစ်ပြီး အနီရောင် အစက်ချမျဉ်းသည် စက်ချို့ယွင်းမှုအတွက် ပိုင်းခြားသောမျဉ်းဖြစ်သည်။ စက်ပစ္စည်းချို့ယွင်းမှုအတွက်၊ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များသည် ကြီးစွာသောအကျိုးသက်ရောက်မှုရှိပြီး ချို့ယွင်းမှုနှုန်းသည် 93% ထက်များသည်။ ၎င်းသည် စက်ပစ္စည်းများ၏ ပြောင်းပြန်ယိုစိမ့်မှုလက္ခဏာများပေါ်တွင် တြိဂံချို့ယွင်းချက်များ၏ လွှမ်းမိုးမှုကြောင့် အဓိကအားဖြင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များပါရှိသော စက်ပစ္စည်းများ၏ 93% အထိသည် ပြောင်းပြန်ယိုစိမ့်မှု သိသိသာသာတိုးလာပါသည်။ ထို့အပြင်၊ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များသည် ပျက်စီးမှုနှုန်း 60% ဖြင့် တံခါးပေါက်ယိုစိမ့်မှုလက္ခဏာများပေါ်တွင် ပြင်းထန်သောသက်ရောက်မှုရှိသည်။ ဇယား 4.2 တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊ threshold voltage degradation နှင့် body diode characteristic degradation အတွက်၊ triangular defects ၏ သက်ရောက်မှုမှာ သေးငယ်ပြီး၊ degradation ratio သည် 26% နှင့် 33% အသီးသီးရှိပါသည်။ on-resistance တိုးလာစေခြင်းအတွက်၊ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များ၏ သက်ရောက်မှုမှာ အားနည်းနေပြီး ဆုတ်ယုတ်မှုအချိုးသည် ၃၃% ခန့်ဖြစ်သည်။
MOSFET စက်၏လက္ခဏာများပေါ်တွင် epitaxial တွင်းချို့ယွင်းချက်များ၏အကျိုးသက်ရောက်မှု
ပုံ 4.8 သည် epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များပါ ၀ င်သည့်ကိရိယာ၏ဝိသေသလက္ခဏာငါးခု၏စာရင်းအင်းဖြန့်ဝေမှု၏ဟီစတိုဂရမ်ဖြစ်သည်။ အပြာရောင် အစက်ချမျဉ်းသည် စက်ပစ္စည်း၏ အင်္ဂါရပ်များ ပျက်စီးယိုယွင်းခြင်းအတွက် ပိုင်းခြားမျဉ်းဖြစ်ပြီး အနီရောင် အစက်ချမျဉ်းသည် စက်ချို့ယွင်းမှုအတွက် ပိုင်းခြားသောမျဉ်းဖြစ်သည်။ SiC MOSFET နမူနာတွင် epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များပါ ၀ င်သည့်ကိရိယာအရေအတွက်သည်တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များပါ ၀ င်သည့်ကိရိယာအရေအတွက်နှင့်ညီမျှသည်ဟူသောအချက်မှတွေ့နိုင်သည်။ စက်၏ဝိသေသလက္ခဏာများပေါ်တွင် epitaxial တွင်းချို့ယွင်းချက်များ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုသည်တြိဂံချို့ယွင်းချက်များနှင့်ကွဲပြားသည်။ စက်ပစ္စည်းချို့ယွင်းမှုအရ၊ epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များပါရှိသော စက်ပစ္စည်းများ၏ ချို့ယွင်းမှုနှုန်းသည် 47% သာရှိသည်။ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ဇယား 4.3 တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 53% နှင့် 38% အသီးသီးရှိသကဲ့သို့၊ စက်၏ပြောင်းပြန်ယိုစိမ့်မှုလက္ခဏာများနှင့် တံခါးပေါက်ယိုစိမ့်မှုလက္ခဏာများပေါ်တွင် epitaxial တွင်းချို့ယွင်းချက်များ၏သက်ရောက်မှုသည် သိသိသာသာအားနည်းသွားပါသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ တံခါးခုံဗို့အားဝိသေသလက္ခဏာများ၊ body diode conduction လက္ခဏာများနှင့် on-resistance တွင် epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များ၏အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် degradation ratio 38% သို့ရောက်ရှိပြီး triangular defects များထက်ပိုမိုများပြားသည်။
ယေဘူယျအားဖြင့်၊ အသွင်သဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ ချို့ယွင်းချက်နှစ်ခုဖြစ်သည့် တြိဂံများနှင့် epitaxial တွင်းများသည် SiC MOSFET စက်ပစ္စည်းများ၏ ချို့ယွင်းမှုနှင့် အင်္ဂါရပ်များ ပျက်စီးခြင်းအပေါ် သိသာထင်ရှားသော သက်ရောက်မှုရှိသည်။ တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များတည်ရှိမှုသည် အသက်အန္တရာယ်အရှိဆုံးဖြစ်ပြီး ချို့ယွင်းမှုနှုန်း 93% မြင့်မားကာ အဓိကအားဖြင့် စက်၏ပြောင်းပြန်ယိုစိမ့်မှု သိသိသာသာတိုးလာခြင်းကြောင့် ထင်ရှားသည်။ epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များပါရှိသော စက်ပစ္စည်းများတွင် ချို့ယွင်းမှုနှုန်း 47% လျော့နည်းသည်။ သို့ရာတွင်၊ epitaxial pit ချို့ယွင်းချက်များသည် စက်ပစ္စည်း၏ အတိုင်းအတာဗို့အား၊ ကိုယ်ထည်ဒိုင်အိုဒိုက်အကူးအပြောင်းနှင့် တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ချို့ယွင်းချက်များထက် ခုခံနိုင်စွမ်းအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသည်။
ပို့စ်အချိန်- ဧပြီလ ၁၆-၂၀၂၄