त्रिकोणी दोष
SiC एपिटॅक्सियल थरांमधील त्रिकोणी दोष हे सर्वात घातक आकारशास्त्रीय दोष आहेत. अनेक साहित्य अहवालांनी असे दाखवले आहे की त्रिकोणी दोषांची निर्मिती 3C क्रिस्टल स्वरूपाशी संबंधित आहे. तथापि, वेगवेगळ्या वाढ यंत्रणांमुळे, एपिटॅक्सियल थराच्या पृष्ठभागावरील अनेक त्रिकोणी दोषांचे आकारशास्त्र बरेच वेगळे असते. त्याचे ढोबळमानाने खालील प्रकारांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते:
(1) वरच्या बाजूला मोठे कण असलेले त्रिकोणी दोष आहेत
या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या शीर्षस्थानी एक मोठा गोलाकार कण असतो, जो वाढ प्रक्रियेदरम्यान वस्तू पडल्यामुळे तयार होऊ शकतो. या शिरोबिंदूपासून खाली खडबडीत पृष्ठभाग असलेला एक लहान त्रिकोणी भाग दिसतो. याचे कारण असे आहे की, एपिटॅक्सियल प्रक्रियेदरम्यान, त्रिकोणी भागात 3C-SiC चे दोन भिन्न थर एकापाठोपाठ एक तयार होतात, ज्यापैकी पहिला थर इंटरफेसवर तयार होतो आणि 4H-SiC स्टेप फ्लोमधून वाढतो. एपिटॅक्सियल थराची जाडी जसजशी वाढते, तसतसा 3C पॉलीटाइपचा दुसरा थर लहान त्रिकोणी खड्ड्यांमध्ये तयार होतो आणि वाढतो, परंतु 4H वाढीचा टप्पा 3C पॉलीटाइप क्षेत्राला पूर्णपणे व्यापत नाही, ज्यामुळे 3C-SiC चा V-आकाराचा खोबणीचा भाग अजूनही स्पष्टपणे दिसतो.
(2) वरच्या बाजूला लहान कण आणि खडबडीत पृष्ठभागासह त्रिकोणी दोष आहेत
आकृती ४.२ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या शिरोबिंदूंवरील कण खूपच लहान असतात. आणि बहुतेक त्रिकोणी क्षेत्र ४एच-एसआयसीच्या (4H-SiC) स्टेप फ्लोने व्यापलेले असते, म्हणजेच, संपूर्ण ३सी-एसआयसी (3C-SiC) थर ४एच-एसआयसीच्या (4H-SiC) थराखाली पूर्णपणे गाडलेला असतो. त्रिकोणी दोषाच्या पृष्ठभागावर फक्त ४एच-एसआयसीच्या (4H-SiC) वाढीच्या पायऱ्या दिसतात, परंतु या पायऱ्या पारंपरिक ४एच क्रिस्टल वाढीच्या पायऱ्यांपेक्षा खूपच मोठ्या असतात.
(3) गुळगुळीत पृष्ठभाग असलेले त्रिकोणी दोष
आकृती ४.३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाचा पृष्ठभाग गुळगुळीत असतो. अशा त्रिकोणी दोषांमध्ये, ३सी-एसआयसी थर ४एच-एसआयसीच्या टप्प्याटप्प्याने होणाऱ्या प्रवाहाने झाकला जातो आणि पृष्ठभागावरील ४एच स्फटिकांचे स्वरूप अधिक बारीक आणि गुळगुळीत वाढते.
एपिटॅक्सियल पिट दोष
एपिटॅक्सियल खड्डे (पिट्स) हे सर्वात सामान्य पृष्ठभागीय आकारशास्त्रीय दोषांपैकी एक आहेत आणि त्यांचे वैशिष्ट्यपूर्ण पृष्ठभागीय आकारशास्त्र आणि संरचनात्मक रूपरेषा आकृती ४.४ मध्ये दर्शविली आहे. डिव्हाइसच्या मागील बाजूस KOH एचिंगनंतर आढळलेल्या थ्रेडिंग डिसलोकेशन (TD) क्षरण खड्ड्यांचे स्थान, डिव्हाइस तयार करण्यापूर्वीच्या एपिटॅक्सियल खड्ड्यांच्या स्थानाशी स्पष्टपणे जुळते, जे दर्शवते की एपिटॅक्सियल खड्ड्यांच्या दोषांची निर्मिती थ्रेडिंग डिसलोकेशनशी संबंधित आहे.
गाजरातील दोष
कॅरट डिफेक्ट्स हे 4H-SiC एपिटॅक्सियल थरांमधील एक सामान्य पृष्ठभागीय दोष आहे, आणि त्याचे वैशिष्ट्यपूर्ण स्वरूप आकृती 4.5 मध्ये दाखवले आहे. कॅरट डिफेक्ट हा बेसल प्लेनवर असलेल्या फ्रँकोनियन आणि प्रिझमॅटिक स्टॅकिंग फॉल्ट्सच्या छेदनबिंदूमुळे तयार होतो, जे स्टेप-लाइक डिसलोकेशन्सद्वारे जोडलेले असतात, असे नोंदवले गेले आहे. असेही नोंदवले गेले आहे की कॅरट डिफेक्ट्सची निर्मिती सबस्ट्रेटमधील TSD शी संबंधित आहे. त्सुचिदा एच. आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी असे शोधून काढले की एपिटॅक्सियल थरातील कॅरट डिफेक्ट्सची घनता ही सबस्ट्रेटमधील TSD च्या घनतेच्या प्रमाणात असते. आणि एपिटॅक्सियल वाढीपूर्वी आणि नंतरच्या पृष्ठभागीय स्वरूपाच्या प्रतिमांची तुलना केल्यावर, असे आढळून आले की सर्व निरीक्षण केलेले कॅरट डिफेक्ट्स हे सबस्ट्रेटमधील TSD शी संबंधित आहेत. वू एच. आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी रमन स्कॅटरिंग चाचणीद्वारे असे शोधून काढले की कॅरट डिफेक्ट्समध्ये 3C क्रिस्टल फॉर्म नसून केवळ 4H-SiC पॉलीटाइप असतो.
MOSFET उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर त्रिकोणी दोषांचा परिणाम
आकृती ४.७ हे त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाचे हिस्टोग्राम आहे. निळी तुटक रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांच्या ऱ्हासाची विभाजक रेषा आहे, आणि लाल तुटक रेषा ही उपकरणाच्या बिघाडाची विभाजक रेषा आहे. उपकरणाच्या बिघाडावर त्रिकोणी दोषांचा मोठा परिणाम होतो आणि बिघाडाचा दर ९३% पेक्षा जास्त आहे. याचे मुख्य कारण म्हणजे उपकरणांच्या रिव्हर्स लीकेज वैशिष्ट्यांवर त्रिकोणी दोषांचा होणारा परिणाम. त्रिकोणी दोष असलेल्या ९३% उपकरणांमध्ये रिव्हर्स लीकेजमध्ये लक्षणीय वाढ झालेली आढळते. याव्यतिरिक्त, त्रिकोणी दोषांचा गेट लीकेज वैशिष्ट्यांवरही गंभीर परिणाम होतो, ज्याचा ऱ्हासाचा दर ६०% आहे. तक्ता ४.२ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेजचा ऱ्हास आणि बॉडी डायोडच्या वैशिष्ट्यांचा ऱ्हास यांसाठी त्रिकोणी दोषांचा परिणाम कमी आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण अनुक्रमे २६% आणि ३३% आहे. ऑन-रेझिस्टन्समध्ये वाढ होण्याच्या बाबतीत, त्रिकोणी दोषांचा परिणाम कमी आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण सुमारे ३३% आहे.
एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा मॉसफेट उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर होणारा परिणाम
आकृती ४.८ हे एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाचे हिस्टोग्राम आहे. निळी तुटक रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांच्या ऱ्हासाची विभाजक रेषा आहे, आणि लाल तुटक रेषा ही उपकरणाच्या बिघाडाची विभाजक रेषा आहे. यावरून असे दिसून येते की, SiC MOSFET नमुन्यामध्ये एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांची संख्या ही त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणांच्या संख्येइतकीच आहे. उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा होणारा परिणाम हा त्रिकोणी दोषांपेक्षा वेगळा असतो. उपकरणाच्या बिघाडाच्या बाबतीत, एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांचा बिघाड दर केवळ ४७% आहे. त्रिकोणी दोषांच्या तुलनेत, उपकरणाच्या रिव्हर्स लीकेज वैशिष्ट्यांवर आणि गेट लीकेज वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा होणारा परिणाम लक्षणीयरीत्या कमी होतो, आणि सारणी ४.३ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, ऱ्हासाचे प्रमाण अनुक्रमे ५३% आणि ३८% आहे. दुसरीकडे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेज वैशिष्ट्ये, बॉडी डायोड वहन वैशिष्ट्ये आणि ऑन-रेझिस्टन्स यावर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव त्रिकोणी दोषांपेक्षा जास्त असतो, आणि ऱ्हासाचे प्रमाण ३८% पर्यंत पोहोचते.
सर्वसाधारणपणे, दोन आकारिक दोष, म्हणजेच त्रिकोणी आणि एपिटॅक्सियल खड्डे, यांचा SiC MOSFET उपकरणांच्या बिघाडावर आणि वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासावर लक्षणीय परिणाम होतो. त्रिकोणी दोषांचे अस्तित्व सर्वात घातक आहे, ज्याचा बिघाडाचा दर ९३% इतका जास्त आहे, आणि हे प्रामुख्याने उपकरणाच्या रिव्हर्स लीकेजमध्ये लक्षणीय वाढ म्हणून दिसून येते. एपिटॅक्सियल खड्ड्यांचे दोष असलेल्या उपकरणांचा बिघाडाचा दर ४७% इतका कमी होता. तथापि, त्रिकोणी दोषांपेक्षा एपिटॅक्सियल खड्ड्यांच्या दोषांचा उपकरणाच्या थ्रेशोल्ड व्होल्टेज, बॉडी डायोडची वहन वैशिष्ट्ये आणि ऑन-रेझिस्टन्सवर अधिक मोठा परिणाम होतो.
पोस्ट करण्याची वेळ: १६ एप्रिल २०२४