سہ رخی نقص
سہ رخی نقائص SiC ایپیٹیکسیل تہوں میں سب سے زیادہ مہلک مورفولوجیکل نقائص ہیں۔ لٹریچر رپورٹس کی ایک بڑی تعداد سے پتہ چلتا ہے کہ مثلثی نقائص کی تشکیل 3C کرسٹل شکل سے متعلق ہے۔ تاہم، مختلف ترقی کے طریقہ کار کی وجہ سے، epitaxial تہہ کی سطح پر بہت سے مثلثی نقائص کی شکلیں بالکل مختلف ہیں۔ اسے تقریباً درج ذیل اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔
(1) اوپری حصے میں بڑے ذرات کے ساتھ تکونی نقائص ہیں۔
اس قسم کے تکونی نقائص کے اوپر ایک بڑا کروی ذرہ ہوتا ہے، جو بڑھنے کے عمل کے دوران گرنے والی اشیاء کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ اس چوٹی سے نیچے کی طرف کھردری سطح کے ساتھ ایک چھوٹا سا مثلثی علاقہ دیکھا جا سکتا ہے۔ یہ اس حقیقت کی وجہ سے ہے کہ epitaxial عمل کے دوران، دو مختلف 3C-SiC پرتیں مثلثی علاقے میں یکے بعد دیگرے بنتی ہیں، جن میں سے پہلی پرت انٹرفیس پر نیوکلیٹیڈ ہوتی ہے اور 4H-SiC قدمی بہاؤ کے ذریعے بڑھتی ہے۔ جیسے جیسے اپیٹیکسیل پرت کی موٹائی بڑھتی ہے، 3C پولی ٹائپ کی دوسری تہہ نیوکلیٹس اور چھوٹے تکونی گڑھوں میں بڑھتی ہے، لیکن 4H بڑھنے کا مرحلہ 3C پولی ٹائپ ایریا کو مکمل طور پر نہیں ڈھانپتا، جس سے 3C-SiC کا وی سائز کا نالی ایریا واضح طور پر بنتا ہے۔ نظر آنے والا
(2) اوپری حصے میں چھوٹے ذرات ہیں اور کھردری سطح کے ساتھ تکونی نقائص ہیں۔
اس قسم کے تکونی عیب کے عمودی ذرات بہت چھوٹے ہوتے ہیں، جیسا کہ شکل 4.2 میں دکھایا گیا ہے۔ اور زیادہ تر تکونی رقبہ 4H-SiC کے مرحلہ وار بہاؤ سے ڈھکا ہوا ہے، یعنی پوری 3C-SiC تہہ مکمل طور پر 4H-SiC تہہ کے نیچے سرایت شدہ ہے۔ صرف 4H-SiC کے بڑھنے کے مراحل ہی سہ رخی نقائص کی سطح پر دیکھے جا سکتے ہیں، لیکن یہ مراحل روایتی 4H کرسٹل نمو کے مراحل سے کہیں زیادہ بڑے ہیں۔
(3) ہموار سطح کے ساتھ سہ رخی نقائص
اس قسم کے تکونی نقائص میں سطح کی ہموار شکل ہوتی ہے، جیسا کہ شکل 4.3 میں دکھایا گیا ہے۔ اس طرح کے تکونی نقائص کے لیے، 3C-SiC تہہ 4H-SiC کے مرحلہ وار بہاؤ سے ڈھکی ہوئی ہے، اور سطح پر 4H کرسٹل شکل بہتر اور ہموار ہوتی ہے۔
ایپیٹیکسیل گڑھے کے نقائص
Epitaxial pits (Pits) سطحی مورفولوجی کے سب سے عام نقائص میں سے ایک ہیں، اور ان کی مخصوص سطح کی شکل اور ساخت کا خاکہ شکل 4.4 میں دکھایا گیا ہے۔ آلے کے پچھلے حصے پر KOH اینچنگ کے بعد دیکھے گئے تھریڈنگ ڈس لوکیشن (TD) سنکنرن گڑھوں کا مقام ڈیوائس کی تیاری سے پہلے ایپیٹیکسیل گڑھے کے مقام کے ساتھ واضح میل جول رکھتا ہے، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ ایپیٹیکسیل پٹ کے نقائص کی تشکیل کا تعلق تھریڈنگ ڈس لوکیشن سے ہے۔
گاجر کے نقائص
گاجر کے نقائص 4H-SiC epitaxial تہوں میں سطح کی ایک عام خرابی ہے، اور ان کی مخصوص شکل کو شکل 4.5 میں دکھایا گیا ہے۔ گاجر کی خرابی کے بارے میں بتایا گیا ہے کہ یہ فرانکونیئن اور پرزمیٹک اسٹیکنگ فالٹس کے ایک دوسرے سے جڑے ہوئے بیسل ہوائی جہاز پر قدم کی طرح کی نقل مکانی سے جڑے ہوئے ہیں۔ یہ بھی بتایا گیا ہے کہ گاجر کے نقائص کی تشکیل سبسٹریٹ میں ٹی ایس ڈی سے متعلق ہے۔ Tsuchida H. et al. پایا کہ اپیٹیکسیل پرت میں گاجر کے نقائص کی کثافت سبسٹریٹ میں TSD کی کثافت کے متناسب ہے۔ اور epitaxial نمو سے پہلے اور بعد کی سطحی شکل کی تصویروں کا موازنہ کرنے سے، گاجر کے تمام مشاہدہ شدہ نقائص کو سبسٹریٹ میں TSD سے مماثل پایا جا سکتا ہے۔ وو ایچ وغیرہ۔ یہ معلوم کرنے کے لیے کہ گاجر کے نقائص 3C کرسٹل فارم پر مشتمل نہیں تھے، بلکہ صرف 4H-SiC پولی ٹائپ پر مشتمل تھا، رامان بکھرنے والے ٹیسٹ کی خصوصیت کا استعمال کیا۔
MOSFET ڈیوائس کی خصوصیات پر تکونی نقائص کا اثر
شکل 4.7 مثلثی نقائص پر مشتمل ڈیوائس کی پانچ خصوصیات کی شماریاتی تقسیم کا ہسٹوگرام ہے۔ نیلی نقطے والی لائن ڈیوائس کی خصوصیت کے انحطاط کے لیے تقسیم کرنے والی لائن ہے، اور سرخ نقطے والی لائن ڈیوائس کی ناکامی کے لیے تقسیم کرنے والی لائن ہے۔ ڈیوائس کی ناکامی کے لیے، سہ رخی نقائص کا بڑا اثر ہوتا ہے، اور ناکامی کی شرح 93% سے زیادہ ہے۔ یہ بنیادی طور پر آلات کی ریورس رساو کی خصوصیات پر مثلثی نقائص کے اثر و رسوخ سے منسوب ہے۔ تکونی نقائص پر مشتمل 93% تک آلات نے ریورس لیکیج میں نمایاں اضافہ کیا ہے۔ اس کے علاوہ، تکونی نقائص بھی 60% کے انحطاط کی شرح کے ساتھ، گیٹ کے رساو کی خصوصیات پر سنگین اثر ڈالتے ہیں۔ جیسا کہ جدول 4.2 میں دکھایا گیا ہے، تھریشولڈ وولٹیج کے انحطاط اور باڈی ڈائیوڈ کی خصوصیت کے انحطاط کے لیے، تکونی نقائص کا اثر چھوٹا ہے، اور انحطاط کا تناسب بالترتیب 26% اور 33% ہے۔ مزاحمت میں اضافے کا سبب بننے کے لحاظ سے، مثلثی نقائص کا اثر کمزور ہے، اور تنزلی کا تناسب تقریباً 33% ہے۔
MOSFET ڈیوائس کی خصوصیات پر ایپیٹیکسیل گڑھے کے نقائص کا اثر
شکل 4.8 ایک آلہ کی پانچ خصوصیات کی شماریاتی تقسیم کا ایک ہسٹوگرام ہے جس میں ایپیٹیکسیل پٹ نقائص ہیں۔ نیلی نقطے والی لائن ڈیوائس کی خصوصیت کے انحطاط کے لیے تقسیم کرنے والی لائن ہے، اور سرخ نقطے والی لائن ڈیوائس کی ناکامی کے لیے تقسیم کرنے والی لائن ہے۔ اس سے دیکھا جا سکتا ہے کہ SiC MOSFET نمونے میں epitaxial pit defects پر مشتمل آلات کی تعداد ان آلات کی تعداد کے برابر ہے جن میں تکونی نقائص موجود ہیں۔ ڈیوائس کی خصوصیات پر ایپیٹیکسیل گڑھے کے نقائص کا اثر تکونی نقائص سے مختلف ہے۔ ڈیوائس کی ناکامی کے لحاظ سے، ایپیٹیکسیل پٹ کے نقائص پر مشتمل آلات کی ناکامی کی شرح صرف 47٪ ہے۔ تکونی نقائص کے مقابلے میں، آلہ کی ریورس لیکیج کی خصوصیات اور گیٹ لیکیج کی خصوصیات پر ایپیٹیکسیل پٹ کے نقائص کا اثر نمایاں طور پر کمزور ہو گیا ہے، جس میں بالترتیب 53% اور 38% کے تنزلی کا تناسب ہے، جیسا کہ جدول 4.3 میں دکھایا گیا ہے۔ دوسری طرف، تھریشولڈ وولٹیج کی خصوصیات، باڈی ڈائیوڈ کنڈکشن کی خصوصیات اور آن ریزسٹنس پر ایپیٹیکسیل پٹ کے نقائص کا اثر تکونی نقائص سے زیادہ ہے، انحطاط کا تناسب 38% تک پہنچ جاتا ہے۔
عام طور پر، دو مورفولوجیکل نقائص، یعنی مثلث اور epitaxial گڑھے، SiC MOSFET آلات کی ناکامی اور خصوصیت کے انحطاط پر نمایاں اثر ڈالتے ہیں۔ تکونی نقائص کا وجود سب سے زیادہ مہلک ہے، جس کی ناکامی کی شرح 93% تک زیادہ ہے، جو بنیادی طور پر ڈیوائس کے ریورس لیکیج میں نمایاں اضافہ کے طور پر ظاہر ہوتی ہے۔ ایپیٹیکسیل پٹ کے نقائص پر مشتمل آلات میں ناکامی کی شرح 47٪ کم تھی۔ تاہم، ایپیٹیکسیل گڑھے کے نقائص کا آلہ کے تھریشولڈ وولٹیج، باڈی ڈائیوڈ کنڈکشن کی خصوصیات اور تکونی نقائص کے مقابلے میں مزاحمت پر زیادہ اثر پڑتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: اپریل 16-2024