MOSFET சாதன பண்புகளில் SiC அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் பொருட்களின் விளைவுகள்

முக்கோணக் குறைபாடு

முக்கோண குறைபாடுகள் SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் மிகவும் ஆபத்தான உருவவியல் குறைபாடுகள் ஆகும். முக்கோண குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் 3C படிக வடிவத்துடன் தொடர்புடையது என்று ஏராளமான இலக்கிய அறிக்கைகள் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், வெவ்வேறு வளர்ச்சி வழிமுறைகள் காரணமாக, எபிடாக்சியல் அடுக்கின் மேற்பரப்பில் உள்ள பல முக்கோண குறைபாடுகளின் உருவவியல் முற்றிலும் வேறுபட்டது. இது தோராயமாக பின்வரும் வகைகளாக பிரிக்கலாம்:

(1) மேலே பெரிய துகள்கள் கொண்ட முக்கோண குறைபாடுகள் உள்ளன

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் மேற்பகுதியில் ஒரு பெரிய கோளத் துகள் உள்ளது, இது வளர்ச்சியின் போது பொருட்கள் விழுவதால் ஏற்படலாம். தோராயமான மேற்பரப்புடன் ஒரு சிறிய முக்கோணப் பகுதியை இந்த உச்சியிலிருந்து கீழ்நோக்கிக் காணலாம். எபிடாக்சியல் செயல்பாட்டின் போது, ​​முக்கோணப் பகுதியில் இரண்டு வெவ்வேறு 3C-SiC அடுக்குகள் அடுத்தடுத்து உருவாகின்றன, இதில் முதல் அடுக்கு இடைமுகத்தில் கருவாகி 4H-SiC படி ஓட்டம் வழியாக வளர்கிறது. எபிடாக்சியல் லேயரின் தடிமன் அதிகரிக்கும் போது, ​​3C பாலிடைப்பின் இரண்டாவது அடுக்கு சிறிய முக்கோணக் குழிகளில் உருவாகிறது, ஆனால் 4H வளர்ச்சிப் படியானது 3C பாலிடைப் பகுதியை முழுமையாக மறைக்கவில்லை, இதனால் V-வடிவ பள்ளமான 3C-SiC பகுதியை இன்னும் தெளிவாக்குகிறது. தெரியும்

(2) மேற்புறத்தில் சிறிய துகள்கள் மற்றும் தோராயமான மேற்பரப்புடன் முக்கோண குறைபாடுகள் உள்ளன

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் முனைகளில் உள்ள துகள்கள் படம் 4.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மிகவும் சிறியதாக இருக்கும். மேலும் முக்கோணப் பகுதியின் பெரும்பகுதி 4H-SiC இன் படி ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டுள்ளது, அதாவது முழு 3C-SiC அடுக்கும் 4H-SiC அடுக்கின் கீழ் முழுமையாக உட்பொதிக்கப்பட்டுள்ளது. முக்கோண குறைபாடு மேற்பரப்பில் 4H-SiC இன் வளர்ச்சி படிகளை மட்டுமே காண முடியும், ஆனால் இந்த படிகள் வழக்கமான 4H படிக வளர்ச்சி படிகளை விட பெரியதாக இருக்கும்.

(3) மென்மையான மேற்பரப்புடன் கூடிய முக்கோண குறைபாடுகள்

இந்த வகை முக்கோண குறைபாடு படம் 4.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மென்மையான மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இத்தகைய முக்கோண குறைபாடுகளுக்கு, 3C-SiC அடுக்கு 4H-SiC இன் படி ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டிருக்கும், மேலும் மேற்பரப்பில் 4H படிக வடிவம் நன்றாகவும் மென்மையாகவும் வளரும்.

எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகள்

எபிடாக்சியல் குழிகள் (பிட்ஸ்) மிகவும் பொதுவான மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளில் ஒன்றாகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் கட்டமைப்பு அவுட்லைன் படம் 4.4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. சாதனத்தின் பின்புறத்தில் KOH பொறித்த பிறகு காணப்பட்ட த்ரெடிங் டிஸ்லோகேஷன் (டிடி) அரிப்பு குழிகளின் இருப்பிடம், சாதனம் தயாரிப்பதற்கு முன் எபிடாக்சியல் குழிகளின் இருப்பிடத்துடன் தெளிவான கடிதத் தொடர்பைக் கொண்டுள்ளது, இது எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் த்ரெடிங் இடப்பெயர்வுகளுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் குறிக்கிறது.

கேரட் குறைபாடுகள்

கேரட் குறைபாடுகள் 4H-SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் பொதுவான மேற்பரப்பு குறைபாடு ஆகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான உருவவியல் படம் 4.5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. படி போன்ற இடப்பெயர்வுகளால் இணைக்கப்பட்ட அடித்தள விமானத்தில் அமைந்துள்ள ஃபிராங்கோனியன் மற்றும் ப்ரிஸ்மாடிக் ஸ்டாக்கிங் தவறுகளின் குறுக்குவெட்டு மூலம் கேரட் குறைபாடு உருவாகிறது. கேரட் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD உடன் தொடர்புடையது என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. Tsuchida H. மற்றும் பலர். எபிடாக்சியல் அடுக்கில் உள்ள கேரட் குறைபாடுகளின் அடர்த்தி அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSDயின் அடர்த்திக்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதைக் கண்டறிந்தது. எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு முன்னும் பின்னும் மேற்பரப்பு உருவவியல் படங்களை ஒப்பிடுவதன் மூலம், கவனிக்கப்பட்ட அனைத்து கேரட் குறைபாடுகளும் அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD உடன் ஒத்திருப்பதைக் காணலாம். வூ எச். மற்றும் பலர். கேரட் குறைபாடுகள் 3C படிக வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கவில்லை, ஆனால் 4H-SiC பாலிடைப் மட்டுமே இருப்பதைக் கண்டறிய ராமன் சிதறல் சோதனைத் தன்மையைப் பயன்படுத்தினார்.

MOSFET சாதன பண்புகளில் முக்கோண குறைபாடுகளின் விளைவு

படம் 4.7 என்பது முக்கோண குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனத்தின் ஐந்து பண்புகளின் புள்ளிவிவர விநியோகத்தின் ஒரு வரைபடமாகும். நீல புள்ளியிடப்பட்ட கோடு என்பது சாதனத்தின் சிறப்பியல்பு சிதைவுக்கான பிளவுக் கோடாகும், மேலும் சிவப்பு புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதனம் செயலிழப்பிற்கான பிரிக்கும் கோடாகும். சாதனம் தோல்விக்கு, முக்கோண குறைபாடுகள் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் தோல்வி விகிதம் 93% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இது முக்கியமாக சாதனங்களின் தலைகீழ் கசிவு பண்புகளில் முக்கோண குறைபாடுகளின் செல்வாக்கிற்குக் காரணம். முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட 93% சாதனங்கள் தலைகீழ் கசிவை கணிசமாக அதிகரித்துள்ளன. கூடுதலாக, முக்கோண குறைபாடுகள் 60% சிதைவு விகிதத்துடன், கேட் கசிவு பண்புகளில் தீவிர தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. அட்டவணை 4.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வாசல் மின்னழுத்தச் சிதைவு மற்றும் உடல் டையோடு பண்புச் சிதைவு ஆகியவற்றிற்கு, முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கம் சிறியது மற்றும் சிதைவு விகிதங்கள் முறையே 26% மற்றும் 33% ஆகும். எதிர்ப்பின் அதிகரிப்பை ஏற்படுத்தும் வகையில், முக்கோண குறைபாடுகளின் தாக்கம் பலவீனமாக உள்ளது, மேலும் சிதைவு விகிதம் சுமார் 33% ஆகும்.

MOSFET சாதன பண்புகளில் எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் விளைவு

படம் 4.8 என்பது எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனத்தின் ஐந்து குணாதிசயங்களின் புள்ளிவிவர விநியோகத்தின் ஒரு வரைபடமாகும். நீல புள்ளியிடப்பட்ட கோடு என்பது சாதனத்தின் சிறப்பியல்பு சிதைவுக்கான பிளவுக் கோடாகும், மேலும் சிவப்பு புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதனம் செயலிழப்பிற்கான பிரிக்கும் கோடாகும். SiC MOSFET மாதிரியில் உள்ள எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கை முக்கோண குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம் என்பதை இதிலிருந்து காணலாம். சாதன பண்புகளில் எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம் முக்கோண குறைபாடுகளிலிருந்து வேறுபட்டது. சாதனத்தின் தோல்வியைப் பொறுத்தவரை, எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் தோல்வி விகிதம் 47% மட்டுமே. முக்கோணக் குறைபாடுகளுடன் ஒப்பிடுகையில், எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம், சாதனத்தின் தலைகீழ் கசிவு பண்புகள் மற்றும் கேட் கசிவு பண்புகளில் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் பலவீனமடைந்துள்ளது, முறையே 53% மற்றும் 38% சிதைவு விகிதங்கள் அட்டவணை 4.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. மறுபுறம், த்ரெஷோல்ட் வோல்டேஜ் பண்புகள், உடல் டையோடு கடத்தல் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் எபிடாக்சியல் பிட் குறைபாடுகளின் தாக்கம் முக்கோண குறைபாடுகளை விட அதிகமாக உள்ளது, சிதைவு விகிதம் 38% ஐ எட்டுகிறது.

பொதுவாக, இரண்டு உருவக் குறைபாடுகள், அதாவது முக்கோணங்கள் மற்றும் எபிடாக்சியல் குழிகள், SiC MOSFET சாதனங்களின் தோல்வி மற்றும் சிறப்பியல்பு சிதைவின் மீது குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. முக்கோண குறைபாடுகளின் இருப்பு மிகவும் ஆபத்தானது, தோல்வி விகிதம் 93% வரை அதிகமாக உள்ளது, முக்கியமாக சாதனத்தின் தலைகீழ் கசிவில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பு வெளிப்படுகிறது. எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்கள் தோல்வி விகிதம் 47% குறைவாக இருந்தது. இருப்பினும், எபிடாக்சியல் பிட் குறைபாடுகள் முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் காட்டிலும் சாதனத்தின் வாசல் மின்னழுத்தம், உடல் டையோடு கடத்தும் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.