የሶስት ማዕዘን ጉድለት
የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች በሲሲ ኤፒታክሲያል ንብርብሮች ውስጥ በጣም ገዳይ የሆኑ የሞርፎሎጂ ጉድለቶች ናቸው። በርካታ የጽሑፍ ሪፖርቶች እንደሚያሳዩት የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች መፈጠር ከ3C ክሪስታል ቅርፅ ጋር የተያያዘ ነው። ሆኖም፣ በተለያዩ የእድገት ዘዴዎች ምክንያት፣ በኤፒታክሲያል ንብርብር ወለል ላይ ያሉ ብዙ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ሞርፎሎጂ በጣም የተለየ ነው። በግምት በሚከተሉት ዓይነቶች ሊከፈል ይችላል፡
(1) ከላይ ትላልቅ ቅንጣቶች ያሏቸው ባለ ሦስት ማዕዘን ቅርጽ ያላቸው ጉድለቶች አሉ
ይህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ጉድለት ከላይኛው ክፍል ላይ ትልቅ ክብ ቅንጣት አለው፣ ይህም በእድገት ሂደት ወቅት በሚወድቁ ነገሮች ምክንያት ሊከሰት ይችላል። ከዚህ ጫፍ ወደ ታች ሻካራ ወለል ያለው ትንሽ የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ቦታ ሊታይ ይችላል። ይህ የሆነበት ምክንያት በኤፒታክሲያል ሂደት ወቅት ሁለት የተለያዩ 3C-SiC ንብርብሮች በሦስት ማዕዘን ቅርጽ ባለው ቦታ ላይ በተከታታይ ስለሚፈጠሩ ነው፣ ከእነዚህም ውስጥ የመጀመሪያው ንብርብር በይነገጹ ላይ የተቆራረጠ እና በ4H-SiC ደረጃ ፍሰት በኩል ያድጋል። የኤፒታክሲያል ንብርብር ውፍረት እየጨመረ ሲሄድ፣ የ3C ፖሊታይፕ ኒውክሊየቶች ሁለተኛው ንብርብር በትናንሽ ሶስት ማዕዘን ጉድጓዶች ውስጥ ያድጋል፣ ነገር ግን የ4H የእድገት ደረጃ የ3C ፖሊታይፕ አካባቢን ሙሉ በሙሉ አይሸፍንም፣ ይህም የ3C-SiC የV ቅርጽ ያለው ጎድጓድ ቦታ አሁንም በግልጽ እንዲታይ ያደርገዋል።
(2) ከላይ ትናንሽ ቅንጣቶች እና ሻካራ ወለል ያላቸው ባለ ሶስት ማዕዘን ጉድለቶች አሉ
በዚህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ጉድለት ጫፍ ላይ ያሉት ቅንጣቶች በጣም ያነሱ ናቸው፣ በስእል 4.2 እንደሚታየው። እና አብዛኛው የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ቦታ በ4H-SiC ደረጃ ፍሰት የተሸፈነ ነው፣ ማለትም፣ ሙሉው የ3C-SiC ንብርብር ሙሉ በሙሉ በ4H-SiC ንብርብር ስር የተከተተ ነው። የ4H-SiC የእድገት ደረጃዎች ብቻ በሦስት ማዕዘን ቅርጽ ባለው ጉድለት ወለል ላይ ሊታዩ ይችላሉ፣ ነገር ግን እነዚህ ደረጃዎች ከተለመዱት የ4H ክሪስታል የእድገት ደረጃዎች በጣም የሚበልጡ ናቸው።
(3) ለስላሳ ወለል ያላቸው የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች
ይህ ዓይነቱ የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ጉድለት በምስል 4.3 ላይ እንደሚታየው ለስላሳ የገጽታ ሞርፎሎጂ አለው። ለእንደዚህ አይነት የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ጉድለቶች፣ የ3C-SiC ንብርብር በ4H-SiC ደረጃ ፍሰት የተሸፈነ ሲሆን በላዩ ላይ ያለው የ4H ክሪስታል ቅርፅ ደግሞ ይበልጥ ቀጭን እና ለስላሳ ይሆናል።
የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች
ኤፒታክሲያል ፒትስ (ፒትስ) በጣም ከተለመዱት የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች አንዱ ሲሆን፣ የተለመደው የገጽታ ሞርፎሎጂያቸው እና መዋቅራዊ ዝርዝራቸው በምስል 4.4 ላይ ይታያል። በመሳሪያው ጀርባ ላይ KOH ከተቀረጸ በኋላ የሚታዩት የክር መቆራረጥ (TD) የዝገት ጉድጓዶች ቦታ ከመሳሪያ ዝግጅት በፊት ከኤፒታክሲያል ፒትስ ቦታ ጋር ግልጽ የሆነ ተመሳሳይነት አለው፣ ይህም የኤፒታክሲያል ፒት ጉድለቶች መፈጠር ከክር መቆራረጥ ጋር የተያያዘ መሆኑን ያሳያል።
የካሮት ጉድለቶች
የካሮት ጉድለቶች በ4H-SiC ኤፒታክሲያል ንብርብሮች ውስጥ የተለመደ የገጽታ ጉድለት ሲሆኑ፣ የተለመደው ሞርፎሎጂያቸው በምስል 4.5 ላይ ይታያል። የካሮት ጉድለት በደረጃ መሰል መሰናክሎች በተገናኙት መሰረታዊ አውሮፕላን ላይ በሚገኙ የፍራንኮኒያን እና የፕሪስማቲክ የክምችት ጉድለቶች መገናኛ በኩል እንደሚፈጠር ተዘግቧል። የካሮት ጉድለቶች መፈጠር በንዑስ ክፍል ውስጥ ካለው TSD ጋር የተያያዘ እንደሆነም ተዘግቧል። Tsuchida H. እና ሌሎችም በኤፒታክሲያል ንብርብር ውስጥ ያለው የካሮት ጉድለቶች ጥግግት በንዑስ ክፍል ውስጥ ካለው የ TSD ጥግግት ጋር ተመጣጣኝ መሆኑን ደርሰውበታል። እና የገጽታ ሞርፎሎጂ ምስሎችን ከኤፒታክሲያል እድገት በፊት እና በኋላ በማነፃፀር፣ ሁሉም የታዩ የካሮት ጉድለቶች በንዑስ ክፍል ውስጥ ካለው TSD ጋር የሚዛመዱ ሆነው ተገኝተዋል። Wu H. እና ሌሎችም የካሮት ጉድለቶች የ3C ክሪስታል ቅርፅን እንዳልያዙ ለማወቅ የራማን የመበተን ሙከራ ባህሪን ተጠቅመዋል፣ ነገር ግን የ4H-SiC ፖሊታይፕ ብቻ።
የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች በ MOSFET መሳሪያ ባህሪያት ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ
ምስል 4.7 የአንድ መሳሪያ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶችን የያዘውን አምስት ባህሪያት የስታቲስቲክስ ስርጭት የሚያሳይ ሂስቶግራም ነው። ሰማያዊ ነጠብጣብ ያለው መስመር የመሳሪያ ባህሪ መበላሸት የሚከፍለው መስመር ሲሆን ቀይ ነጠብጣብ ያለው መስመር ደግሞ የመሳሪያ ውድቀት የሚከፍለው መስመር ነው። ለመሳሪያ ውድቀት፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ እና የመውደቅ መጠኑ ከ93% በላይ ነው። ይህ በዋነኝነት የሚከሰተው በመሳሪያዎች የተገላቢጦሽ መፍሰስ ባህሪያት ላይ ባለው የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽዕኖ ነው። እስከ 93% የሚደርሱ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶችን የያዙ መሳሪያዎች የተገላቢጦሽ መፍሰስ በከፍተኛ ሁኔታ ጨምረዋል። በተጨማሪም፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች በበር መፍሰስ ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ የመበላሸት መጠን 60% ነው። በሰንጠረዥ 4.2 ላይ እንደሚታየው፣ ለገደብ ቮልቴጅ መበላሸት እና ለቦዲዮድ ባህሪ መበላሸት፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽእኖ ትንሽ ነው፣ እና የመበላሸት መጠኖቹ በቅደም ተከተል 26% እና 33% ናቸው። በተቃውሞ ላይ መጨመርን በተመለከተ፣ የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ተጽእኖ ደካማ ነው፣ እና የመበላሸት ጥምርታ ወደ 33% አካባቢ ነው።
የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በ MOSFET መሳሪያ ባህሪያት ላይ የሚያሳድረው ተጽዕኖ
ምስል 4.8 የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶችን የያዘ መሳሪያ አምስት ባህሪያትን የስታቲስቲክስ ስርጭት የሚያሳይ ሂስቶግራም ነው። ሰማያዊ ነጠብጣብ ያለው መስመር የመሳሪያ ባህሪ መበላሸት የሚከፍለው መስመር ሲሆን ቀይ ነጠብጣብ ያለው መስመር ደግሞ የመሳሪያ ውድቀት የሚከፍለው መስመር ነው። ከዚህ መረዳት የሚቻለው በሲሲ MOSFET ናሙና ውስጥ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶችን የያዙ መሳሪያዎች ብዛት ከሦስት ማዕዘን ጉድለቶች ጋር እኩል ነው። የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በመሳሪያ ባህሪያት ላይ ያለው ተጽእኖ ከሦስት ማዕዘን ጉድለቶች የተለየ ነው። በመሳሪያ ውድቀት ረገድ፣ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶችን የያዙ መሳሪያዎች የመውደቅ መጠን 47% ብቻ ነው። ከሶስት ማዕዘን ጉድለቶች ጋር ሲነጻጸር፣ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በመሳሪያው የተገላቢጦሽ መፍሰስ ባህሪያት እና የበር መፍሰስ ባህሪያት ላይ ያላቸው ተጽእኖ በከፍተኛ ሁኔታ የተዳከመ ሲሆን፣ በሰንጠረዥ 4.3 እንደሚታየው በቅደም ተከተል 53% እና 38% ናቸው። በሌላ በኩል፣ የኤፒታክሲያል ጉድጓድ ጉድለቶች በገደብ ቮልቴጅ ባህሪያት፣ በሰውነት ዳዮድ ኮንዳክሽን ባህሪያት እና በ-መቋቋም ላይ ያላቸው ተጽእኖ ከሶስት ማዕዘን ጉድለቶች የበለጠ ሲሆን የመበላሸት ጥምርታው 38% ይደርሳል።
በአጠቃላይ፣ ሁለት የሞርፎሎጂካል ጉድለቶች፣ ማለትም ትሪያንግሎች እና ኤፒታክሲያል ፒቶች፣ በSiC MOSFET መሳሪያዎች ውድቀት እና ባህሪያዊ መበላሸት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ። የሶስት ማዕዘን ጉድለቶች መኖር በጣም ገዳይ ነው፣ የመውደቅ መጠን እስከ 93% የሚደርስ ሲሆን በዋናነት የሚታየው በመሳሪያው የተገላቢጦሽ መፍሰስ ላይ ጉልህ ጭማሪ ነው። የኤፒታክሲያል ፒት ጉድለቶች የያዙ መሳሪያዎች 47% ዝቅተኛ የመውደቅ መጠን ነበራቸው። ሆኖም፣ የኤፒታክሲያል ፒት ጉድለቶች ከሶስቱም ማዕዘን ጉድለቶች ይልቅ በመሳሪያው የገደብ ቮልቴጅ፣ በሰውነት ዳዮድ ኮንዳክሽን ባህሪያት እና በተከላካይነት ላይ የበለጠ ተጽዕኖ ያሳድራሉ።
የፖስታ ሰዓት፡- ኤፕሪል-16-2024