ত্রিভুজাকার ত্রুটি
SiC এপিটেক্সিয়াল স্তরে ত্রিভুজাকার ত্রুটিগুলো হলো সবচেয়ে মারাত্মক গঠনগত ত্রুটি। বহু গবেষণাপত্রে দেখানো হয়েছে যে, ত্রিভুজাকার ত্রুটির গঠন 3C ক্রিস্টাল ফর্মের সাথে সম্পর্কিত। তবে, বিভিন্ন বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার কারণে, এপিটেক্সিয়াল স্তরের পৃষ্ঠে থাকা অনেক ত্রিভুজাকার ত্রুটির গঠন বেশ ভিন্ন হয়। একে মোটামুটিভাবে নিম্নলিখিত প্রকারগুলিতে ভাগ করা যায়:
(1) শীর্ষে বড় কণা সহ ত্রিভুজাকার ত্রুটি রয়েছে
এই ধরনের ত্রিভুজাকার ত্রুটির শীর্ষে একটি বড় গোলাকার কণা থাকে, যা গ্রোথ প্রক্রিয়ার সময় কোনো বস্তু পতনের কারণে হতে পারে। এই শীর্ষবিন্দু থেকে নিচের দিকে একটি অমসৃণ পৃষ্ঠযুক্ত ছোট ত্রিভুজাকার এলাকা দেখা যায়। এর কারণ হলো, এপিটেক্সিয়াল প্রক্রিয়ার সময় ত্রিভুজাকার এলাকাটিতে পর্যায়ক্রমে দুটি ভিন্ন 3C-SiC স্তর গঠিত হয়, যার মধ্যে প্রথম স্তরটি ইন্টারফেসে নিউক্লিয়েট হয় এবং 4H-SiC স্টেপ ফ্লো-এর মধ্য দিয়ে বৃদ্ধি পায়। এপিটেক্সিয়াল স্তরের পুরুত্ব বাড়ার সাথে সাথে, 3C পলিটাইপের দ্বিতীয় স্তরটি ছোট ত্রিভুজাকার গর্তে নিউক্লিয়েট ও বৃদ্ধি পায়, কিন্তু 4H গ্রোথ স্টেপটি 3C পলিটাইপের এলাকাটিকে সম্পূর্ণরূপে ঢেকে দেয় না, ফলে 3C-SiC-এর V-আকৃতির খাঁজযুক্ত এলাকাটি তখনও স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান থাকে।
(2) উপরে ছোট কণা এবং অমসৃণ পৃষ্ঠ সহ ত্রিভুজাকার ত্রুটি রয়েছে
চিত্র ৪.২-এ যেমন দেখানো হয়েছে, এই ধরনের ত্রিভুজাকার ত্রুটির শীর্ষবিন্দুর কণাগুলো অনেক ছোট। এবং ত্রিভুজাকার এলাকাটির বেশিরভাগ অংশ 4H-SiC-এর ধাপ প্রবাহ দ্বারা আবৃত থাকে, অর্থাৎ, সম্পূর্ণ 3C-SiC স্তরটি 4H-SiC স্তরের নিচে পুরোপুরি প্রোথিত থাকে। ত্রিভুজাকার ত্রুটির পৃষ্ঠে শুধুমাত্র 4H-SiC-এর বৃদ্ধির ধাপগুলো দেখা যায়, কিন্তু এই ধাপগুলো প্রচলিত 4H স্ফটিক বৃদ্ধির ধাপগুলোর চেয়ে অনেক বড়।
(3) মসৃণ পৃষ্ঠ সহ ত্রিভুজাকার ত্রুটি
এই ধরণের ত্রিভুজাকার ত্রুটির একটি মসৃণ পৃষ্ঠতলীয় গঠন রয়েছে, যেমনটি চিত্র ৪.৩-এ দেখানো হয়েছে। এই ধরনের ত্রিভুজাকার ত্রুটির ক্ষেত্রে, 3C-SiC স্তরটি 4H-SiC-এর ধাপ প্রবাহ দ্বারা আবৃত থাকে এবং পৃষ্ঠতলের 4H স্ফটিক রূপটি আরও সূক্ষ্ম ও মসৃণ হয়ে ওঠে।
এপিট্যাক্সিয়াল পিট ত্রুটি
এপিট্যাক্সিয়াল পিট (পিট) হলো সবচেয়ে সাধারণ পৃষ্ঠতলীয় গঠনগত ত্রুটিগুলোর মধ্যে অন্যতম, এবং এর সাধারণ পৃষ্ঠতলীয় গঠন ও কাঠামোগত রূপরেখা চিত্র ৪.৪-এ দেখানো হয়েছে। ডিভাইসের পেছনের অংশে KOH এচিং-এর পর পরিলক্ষিত থ্রেডিং ডিসলোকেশন (TD) ক্ষয়জনিত পিটগুলোর অবস্থানের সাথে ডিভাইস তৈরির আগের এপিট্যাক্সিয়াল পিটগুলোর অবস্থানের একটি সুস্পষ্ট মিল রয়েছে, যা নির্দেশ করে যে এপিট্যাক্সিয়াল পিট ত্রুটির গঠন থ্রেডিং ডিসলোকেশনের সাথে সম্পর্কিত।
গাজরের ত্রুটি
ক্যারট ডিফেক্ট হলো 4H-SiC এপিটেক্সিয়াল লেয়ারের একটি সাধারণ পৃষ্ঠ ত্রুটি, এবং এর সাধারণ গঠন চিত্র ৪.৫-এ দেখানো হয়েছে। জানা যায় যে, বেসাল প্লেনে অবস্থিত ফ্রাঙ্কোনিয়ান এবং প্রিজম্যাটিক স্ট্যাকিং ফল্টের ছেদনের মাধ্যমে ক্যারট ডিফেক্ট গঠিত হয়, যা স্টেপ-লাইক ডিসলোকেশন দ্বারা সংযুক্ত থাকে। আরও জানা যায় যে, ক্যারট ডিফেক্টের গঠন সাবস্ট্রেটের TSD-এর সাথে সম্পর্কিত। সুচিদা এইচ. এবং তার সহকর্মীরা দেখেছেন যে, এপিটেক্সিয়াল লেয়ারে ক্যারট ডিফেক্টের ঘনত্ব সাবস্ট্রেটের TSD-এর ঘনত্বের সমানুপাতিক। এবং এপিটেক্সিয়াল গ্রোথের আগে ও পরের পৃষ্ঠের গঠনগত চিত্র তুলনা করে দেখা গেছে যে, পর্যবেক্ষণকৃত সমস্ত ক্যারট ডিফেক্ট সাবস্ট্রেটের TSD-এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। উ এইচ. এবং তার সহকর্মীরা রমন স্ক্যাটারিং টেস্ট ক্যারেক্টারাইজেশন ব্যবহার করে দেখেছেন যে, ক্যারট ডিফেক্টগুলোতে 3C ক্রিস্টাল ফর্ম ছিল না, বরং শুধুমাত্র 4H-SiC পলিটাইপ ছিল।
MOSFET ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যের উপর ত্রিভুজাকার ত্রুটির প্রভাব
চিত্র ৪.৭ হলো ত্রিভুজাকার ত্রুটিযুক্ত একটি ডিভাইসের পাঁচটি বৈশিষ্ট্যের পরিসংখ্যানগত বণ্টনের একটি হিস্টোগ্রাম। নীল ডটেড লাইনটি হলো ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যগত অবনতির বিভাজন রেখা, এবং লাল ডটেড লাইনটি হলো ডিভাইসের ব্যর্থতার বিভাজন রেখা। ডিভাইসের ব্যর্থতার ক্ষেত্রে, ত্রিভুজাকার ত্রুটির একটি বড় প্রভাব রয়েছে এবং ব্যর্থতার হার ৯৩%-এর বেশি। এর প্রধান কারণ হলো ডিভাইসের রিভার্স লিকেজ বৈশিষ্ট্যের উপর ত্রিভুজাকার ত্রুটির প্রভাব। ত্রিভুজাকার ত্রুটিযুক্ত ডিভাইসগুলোর মধ্যে ৯৩% পর্যন্ত ডিভাইসের রিভার্স লিকেজ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। এছাড়াও, ত্রিভুজাকার ত্রুটিগুলো গেট লিকেজ বৈশিষ্ট্যের উপরও গুরুতর প্রভাব ফেলে, যার অবনতির হার ৬০%। সারণি ৪.২-এ যেমন দেখানো হয়েছে, থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজের অবনতি এবং বডি ডায়োডের বৈশিষ্ট্যগত অবনতির ক্ষেত্রে ত্রিভুজাকার ত্রুটির প্রভাব সামান্য, এবং অবনতির অনুপাত যথাক্রমে ২৬% এবং ৩৩%। অন-রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধির ক্ষেত্রে, ত্রিভুজাকার ত্রুটির প্রভাব দুর্বল, এবং অবনতির অনুপাত প্রায় ৩৩%।
MOSFET ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যের উপর এপিট্যাক্সিয়াল পিট ত্রুটির প্রভাব
চিত্র ৪.৮ হলো এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটিযুক্ত একটি ডিভাইসের পাঁচটি বৈশিষ্ট্যের পরিসংখ্যানগত বণ্টনের একটি হিস্টোগ্রাম। নীল ডটেড লাইনটি হলো ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যগত অবক্ষয়ের বিভাজন রেখা, এবং লাল ডটেড লাইনটি হলো ডিভাইস ব্যর্থতার বিভাজন রেখা। এখান থেকে দেখা যায় যে, SiC MOSFET নমুনায় এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটিযুক্ত ডিভাইসের সংখ্যা ত্রিভুজাকার ত্রুটিযুক্ত ডিভাইসের সংখ্যার সমান। ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যের উপর এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটির প্রভাব ত্রিভুজাকার ত্রুটির প্রভাব থেকে ভিন্ন। ডিভাইস ব্যর্থতার ক্ষেত্রে, এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটিযুক্ত ডিভাইসগুলোর ব্যর্থতার হার মাত্র ৪৭%। ত্রিভুজাকার ত্রুটির তুলনায়, ডিভাইসের রিভার্স লিকেজ বৈশিষ্ট্য এবং গেট লিকেজ বৈশিষ্ট্যের উপর এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটির প্রভাব উল্লেখযোগ্যভাবে দুর্বল হয়ে পড়ে, যার অবক্ষয়ের অনুপাত যথাক্রমে ৫৩% এবং ৩৮%, যা সারণি ৪.৩-এ দেখানো হয়েছে। অন্যদিকে, থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ বৈশিষ্ট্য, বডি ডায়োড পরিবাহী বৈশিষ্ট্য এবং অন-রেজিস্ট্যান্সের উপর এপিট্যাক্সিয়াল পিট ত্রুটির প্রভাব ত্রিভুজাকার ত্রুটির তুলনায় বেশি, এবং এর অবক্ষয়ের অনুপাত ৩৮% পর্যন্ত পৌঁছায়।
সাধারণত, দুটি গঠনগত ত্রুটি, যথা ত্রিভুজাকৃতি এবং এপিটেক্সিয়াল পিট, SiC MOSFET ডিভাইসের ব্যর্থতা এবং বৈশিষ্ট্যগত অবনতির উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। ত্রিভুজাকৃতি ত্রুটির উপস্থিতি সবচেয়ে মারাত্মক, যার ব্যর্থতার হার ৯৩% পর্যন্ত হতে পারে এবং এটি প্রধানত ডিভাইসের রিভার্স লিকেজের উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি হিসাবে প্রকাশ পায়। এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটিযুক্ত ডিভাইসগুলির ব্যর্থতার হার কম, ৪৭%। তবে, ত্রিভুজাকৃতি ত্রুটির তুলনায় এপিটেক্সিয়াল পিট ত্রুটি ডিভাইসের থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ, বডি ডায়োড কন্ডাকশন বৈশিষ্ট্য এবং অন-রেজিস্ট্যান্সের উপর বেশি প্রভাব ফেলে।
পোস্ট করার সময়: ১৬ এপ্রিল, ২০২৪