त्रिकोणीय दोष
त्रिकोणीय दोषहरू SiC epitaxial तहहरूमा सबैभन्दा घातक रूपात्मक दोषहरू हुन्। धेरै संख्यामा साहित्य रिपोर्टहरूले त्रिकोणीय दोषहरूको गठन 3C क्रिस्टल फारमसँग सम्बन्धित छ भनेर देखाएको छ। यद्यपि, विभिन्न विकास संयन्त्रहरूको कारण, एपिटेक्सियल तहको सतहमा धेरै त्रिकोणीय दोषहरूको आकृति विज्ञान एकदम फरक छ। यसलाई लगभग निम्न प्रकारमा विभाजन गर्न सकिन्छ:
(1) शीर्षमा ठूला कणहरूसँग त्रिकोणीय दोषहरू छन्
यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको शीर्षमा ठूलो गोलाकार कण हुन्छ, जुन वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा वस्तुहरू खस्नुको कारण हुन सक्छ। कुनै नराम्रो सतहको साथ सानो त्रिकोणीय क्षेत्र यस शीर्षबाट तल देख्न सकिन्छ। यो यस तथ्यको कारणले हो कि एपिटेक्सियल प्रक्रियाको क्रममा, त्रिकोणीय क्षेत्रमा दुई फरक 3C-SiC तहहरू क्रमिक रूपमा बनाइन्छ, जसमध्ये पहिलो तह इन्टरफेसमा न्यूक्लिएट हुन्छ र 4H-SiC चरण प्रवाह मार्फत बढ्छ। एपिटेक्सियल तहको मोटाई बढ्दै जाँदा, 3C पोलिटाइपको दोस्रो तह न्यूक्लियट हुन्छ र सानो त्रिकोणीय खाडलहरूमा बढ्छ, तर 4H वृद्धि चरणले 3C पोलिटाइप क्षेत्रलाई पूर्ण रूपमा ढाक्दैन, 3C-SiC को V-आकारको नाली क्षेत्र अझै स्पष्ट रूपमा बनाउँछ। देखिने
(२) माथिल्लो भागमा साना कणहरू र नराम्रो सतहको साथ त्रिकोणीय दोषहरू छन्
चित्र ४.२ मा देखाइए अनुसार यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको ठाउमा भएका कणहरू धेरै साना हुन्छन्। र धेरै जसो त्रिकोणीय क्षेत्र 4H-SiC को चरण प्रवाह द्वारा कभर गरिएको छ, अर्थात्, सम्पूर्ण 3C-SiC तह पूर्ण रूपमा 4H-SiC तह अन्तर्गत एम्बेड गरिएको छ। त्रिकोणीय दोष सतहमा 4H-SiC को वृद्धि चरणहरू मात्र देख्न सकिन्छ, तर यी चरणहरू परम्परागत 4H क्रिस्टल वृद्धि चरणहरू भन्दा धेरै ठूला छन्।
(3) चिकनी सतह संग त्रिकोणीय दोष
चित्र 4.3 मा देखाइए अनुसार यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको सतहमा चिल्लो आकार हुन्छ। त्यस्ता त्रिकोणीय दोषहरूका लागि, 3C-SiC तह 4H-SiC को चरण प्रवाहले ढाकिएको छ, र सतहमा 4H क्रिस्टल फारम राम्रो र चिल्लो हुन्छ।
एपिटेक्सियल पिट दोषहरू
एपिटेक्सियल पिटहरू (पिट्स) सबैभन्दा सामान्य सतह आकारविज्ञान दोषहरू मध्ये एक हो, र तिनीहरूको विशिष्ट सतह आकार विज्ञान र संरचनात्मक रूपरेखा चित्र 4.4 मा देखाइएको छ। यन्त्रको पछाडि KOH एचिंग पछि अवलोकन गरिएको थ्रेडिङ डिसलोकेशन (TD) जंग खाडलहरूको स्थान यन्त्र तयारी अघि एपिटेक्सियल पिटहरूको स्थानसँग स्पष्ट पत्राचार छ, यसले संकेत गर्दछ कि एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको गठन थ्रेडिङ विस्थापनसँग सम्बन्धित छ।
गाजर दोषहरू
गाजर दोषहरू 4H-SiC epitaxial तहहरूमा एक सामान्य सतह दोष हो, र तिनीहरूको विशिष्ट आकारविज्ञान चित्र 4.5 मा देखाइएको छ। गाजर दोष चरण-जस्तै विस्थापन द्वारा जोडिएको बेसल प्लेनमा अवस्थित फ्रान्कोनियन र प्रिज्म्याटिक स्ट्याकिंग गल्तीहरूको प्रतिच्छेदन द्वारा गठन भएको रिपोर्ट गरिएको छ। यो पनि रिपोर्ट गरिएको छ कि गाजर दोष को गठन सब्सट्रेट मा TSD संग सम्बन्धित छ। Tsuchida H. et al। एपिटेक्सियल तहमा गाजर दोषहरूको घनत्व सब्सट्रेटमा TSD को घनत्वसँग समानुपातिक छ। र एपिटेक्सियल वृद्धि हुनु अघि र पछि सतह मोर्फोलोजी छविहरू तुलना गरेर, सबै अवलोकन गरिएका गाजर दोषहरू सब्सट्रेटमा TSD सँग मेल खान्छ। Wu H. et al. गाजरको दोषले 3C क्रिस्टल फारम समावेश गर्दैन, तर 4H-SiC पोलिटाइप मात्र समावेश गरेको पत्ता लगाउन रमन स्क्याटरिङ परीक्षण विशेषता प्रयोग गरियो।
MOSFET उपकरण विशेषताहरूमा त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव
चित्र 4.7 त्रिकोणीय दोषहरू भएको यन्त्रको पाँच विशेषताहरूको सांख्यिकीय वितरणको हिस्टोग्राम हो। नीलो डट गरिएको रेखा यन्त्रको विशेषताको गिरावटको लागि विभाजन रेखा हो, र रातो डट गरिएको रेखा यन्त्र विफलताको लागि विभाजन रेखा हो। यन्त्र विफलताको लागि, त्रिकोणीय दोषहरूले ठूलो प्रभाव पार्छ, र विफलता दर 93% भन्दा बढी छ। यो मुख्यतया यन्त्रहरूको रिभर्स रिसाव विशेषताहरूमा त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभावलाई श्रेय दिइएको छ। 93% सम्म त्रिकोणीय दोषहरू भएका यन्त्रहरूले उल्टो चुहावट उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ। थप रूपमा, त्रिकोणीय दोषहरूले गेट चुहावट विशेषताहरूमा पनि गम्भीर प्रभाव पार्छ, 60% को गिरावट दरको साथ। तालिका ४.२ मा देखाइए अनुसार, थ्रेसहोल्ड भोल्टेज डिग्रेडेसन र बडी डायोड विशेषता ह्रासको लागि, त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव सानो छ, र गिरावट अनुपात क्रमशः २६% र ३३% छ। अन-प्रतिरोधमा वृद्धि हुने सन्दर्भमा, त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव कमजोर छ, र गिरावट अनुपात लगभग 33% छ।
MOSFET उपकरण विशेषताहरूमा epitaxial पिट दोषहरूको प्रभाव
चित्र 4.8 एपिटाक्सियल पिट दोषहरू भएको यन्त्रको पाँच विशेषताहरूको सांख्यिकीय वितरणको हिस्टोग्राम हो। नीलो डट गरिएको रेखा यन्त्रको विशेषताको गिरावटको लागि विभाजन रेखा हो, र रातो डट गरिएको रेखा यन्त्र विफलताको लागि विभाजन रेखा हो। यसबाट यो देख्न सकिन्छ कि SiC MOSFET नमूनामा epitaxial पिट दोषहरू भएका यन्त्रहरूको संख्या त्रिकोणीय दोषहरू भएको यन्त्रहरूको सङ्ख्या बराबर छ। उपकरण विशेषताहरूमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव त्रिकोणीय दोषहरूको भन्दा फरक छ। यन्त्र विफलताको सन्दर्भमा, एपिटेक्सियल पिट दोषहरू समावेश गर्ने उपकरणहरूको विफलता दर मात्र 47% हो। त्रिकोणीय दोषहरूसँग तुलना गर्दा, यन्त्रको रिभर्स लिकेज विशेषताहरू र गेट चुहावट विशेषताहरूमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव उल्लेखनीय रूपमा कमजोर भएको छ, क्रमशः 53% र 38% को गिरावट अनुपातको साथ, तालिका 4.3 मा देखाइएको छ। अर्कोतर्फ, थ्रेसहोल्ड भोल्टेज विशेषताहरू, शरीर डायोड प्रवाहक विशेषताहरू र अन-प्रतिरोधमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव त्रिकोणीय दोषहरूको भन्दा ठूलो छ, गिरावट अनुपात 38% सम्म पुग्छ।
सामान्यतया, दुई मोर्फोलॉजिकल दोषहरू, अर्थात् त्रिकोण र एपिटेक्सियल पिटहरूले, SiC MOSFET उपकरणहरूको विफलता र विशेषता गिरावटमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ। त्रिकोणीय दोषहरूको अस्तित्व सबैभन्दा घातक हुन्छ, 93% सम्मको असफलता दरको साथ, मुख्य रूपमा उपकरणको रिभर्स रिसावमा उल्लेखनीय वृद्धिको रूपमा प्रकट हुन्छ। एपिटेक्सियल पिट दोषहरू समावेश गर्ने उपकरणहरूमा 47% को कम विफलता दर थियो। यद्यपि, एपिटेक्सियल पिट दोषहरूले यन्त्रको थ्रेसहोल्ड भोल्टेज, शरीरको डायोड प्रवाहक विशेषताहरू र त्रिकोणीय दोषहरू भन्दा अन-प्रतिरोधमा ठूलो प्रभाव पार्छ।
पोस्ट समय: अप्रिल-16-2024