त्रिकोणी दोष
त्रिकोणी दोष हे SiC एपिटॅक्सियल थरांमध्ये सर्वात घातक आकारिकीय दोष आहेत. मोठ्या संख्येने साहित्य अहवालांनी दर्शविले आहे की त्रिकोणी दोषांची निर्मिती 3C क्रिस्टल स्वरूपाशी संबंधित आहे. तथापि, वेगवेगळ्या वाढीच्या यंत्रणेमुळे, एपिटॅक्सियल थराच्या पृष्ठभागावरील अनेक त्रिकोणी दोषांचे आकारिकी बरेच वेगळे आहे. ते साधारणपणे खालील प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते:
(१) वरच्या बाजूला मोठे कण असलेले त्रिकोणी दोष आहेत.
या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या वरच्या बाजूला एक मोठा गोलाकार कण असतो, जो वाढीच्या प्रक्रियेदरम्यान पडणाऱ्या वस्तूंमुळे होऊ शकतो. या शिरोबिंदूपासून खालच्या दिशेने खडबडीत पृष्ठभागासह एक लहान त्रिकोणी क्षेत्र पाहिले जाऊ शकते. हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की एपिटॅक्सियल प्रक्रियेदरम्यान, त्रिकोणी क्षेत्रात दोन भिन्न 3C-SiC थर सलग तयार होतात, ज्यापैकी पहिला थर इंटरफेसवर केंद्रकीकृत होतो आणि 4H-SiC स्टेप फ्लोमधून वाढतो. एपिटॅक्सियल लेयरची जाडी वाढत असताना, 3C पॉलीटाइपचा दुसरा थर केंद्रकीकृत होतो आणि लहान त्रिकोणी खड्ड्यांमध्ये वाढतो, परंतु 4H वाढीचा टप्पा 3C पॉलीटाइप क्षेत्र पूर्णपणे व्यापत नाही, ज्यामुळे 3C-SiC चा V-आकाराचा खोबणी क्षेत्र अजूनही स्पष्टपणे दृश्यमान होतो.
(२) वरच्या बाजूला लहान कण आहेत आणि खडबडीत पृष्ठभागासह त्रिकोणी दोष आहेत.
या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाच्या शिरोबिंदूंवरील कण आकृती ४.२ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे खूपच लहान असतात. आणि त्रिकोणी क्षेत्राचा बहुतेक भाग ४H-SiC च्या स्टेप फ्लोने व्यापलेला असतो, म्हणजेच संपूर्ण ३C-SiC थर ४H-SiC थराखाली पूर्णपणे एम्बेड केलेला असतो. त्रिकोणी दोष पृष्ठभागावर फक्त ४H-SiC च्या वाढीच्या पायऱ्या दिसू शकतात, परंतु हे पायऱ्या पारंपारिक ४H क्रिस्टल वाढीच्या पायऱ्यांपेक्षा खूप मोठे असतात.
(३) गुळगुळीत पृष्ठभागासह त्रिकोणी दोष
आकृती ४.३ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, या प्रकारच्या त्रिकोणी दोषाची पृष्ठभागाची रचना गुळगुळीत असते. अशा त्रिकोणी दोषांसाठी, 3C-SiC थर 4H-SiC च्या स्टेप फ्लोने झाकलेला असतो आणि पृष्ठभागावरील 4H क्रिस्टल फॉर्म अधिक बारीक आणि गुळगुळीत होतो.
एपिटॅक्सियल पिट दोष
एपिटॅक्सियल पिट्स (पिट्स) हे सर्वात सामान्य पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञान दोषांपैकी एक आहेत आणि त्यांचे विशिष्ट पृष्ठभागाचे आकारविज्ञान आणि संरचनात्मक रूपरेषा आकृती 4.4 मध्ये दर्शविली आहे. डिव्हाइसच्या मागील बाजूस KOH एचिंगनंतर आढळलेल्या थ्रेडिंग डिस्लोकेशन (TD) गंज खड्ड्यांचे स्थान डिव्हाइस तयार करण्यापूर्वी एपिटॅक्सियल पिट्सच्या स्थानाशी स्पष्टपणे जुळते, जे दर्शवते की एपिटॅक्सियल पिट्स दोषांची निर्मिती थ्रेडिंग डिस्लोकेशनशी संबंधित आहे.
गाजर दोष
गाजर दोष हे 4H-SiC एपिटॅक्सियल थरांमध्ये एक सामान्य पृष्ठभाग दोष आहेत आणि त्यांचे विशिष्ट आकारविज्ञान आकृती 4.5 मध्ये दर्शविले आहे. गाजर दोष स्टेप-सारख्या विस्थापनांनी जोडलेल्या बेसल प्लेनवर स्थित फ्रँकोनियन आणि प्रिझमॅटिक स्टॅकिंग फॉल्टच्या छेदनबिंदूमुळे तयार झाल्याचे नोंदवले गेले आहे. असेही नोंदवले गेले आहे की गाजर दोषांची निर्मिती सब्सट्रेटमधील TSD शी संबंधित आहे. त्सुचिडा एच. आणि इतरांना असे आढळले की एपिटॅक्सियल थरातील गाजर दोषांची घनता सब्सट्रेटमधील TSD च्या घनतेच्या प्रमाणात आहे. आणि एपिटॅक्सियल वाढीपूर्वी आणि नंतर पृष्ठभागाच्या आकारविज्ञान प्रतिमांची तुलना करून, सर्व निरीक्षण केलेले गाजर दोष सब्सट्रेटमधील TSD शी संबंधित असल्याचे आढळू शकते. वू एच. आणि इतरांनी रमन स्कॅटरिंग चाचणी वैशिष्ट्यीकरण वापरून गाजर दोषांमध्ये 3C क्रिस्टल फॉर्म नव्हता, तर फक्त 4H-SiC पॉलीटाइप होता हे शोधले.
त्रिकोणी दोषांचा MOSFET उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर परिणाम
आकृती ४.७ ही त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाची एक हिस्टोग्राम आहे. निळी ठिपकेदार रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी विभाजक रेषा आहे आणि लाल ठिपकेदार रेषा ही उपकरणाच्या अपयशासाठी विभाजक रेषा आहे. उपकरणाच्या अपयशासाठी, त्रिकोणी दोषांचा मोठा प्रभाव पडतो आणि अपयशाचा दर ९३% पेक्षा जास्त असतो. हे प्रामुख्याने उपकरणांच्या उलट गळती वैशिष्ट्यांवर त्रिकोणी दोषांच्या प्रभावामुळे होते. त्रिकोणी दोष असलेल्या ९३% पर्यंत उपकरणांमध्ये उलट गळती लक्षणीयरीत्या वाढली आहे. याव्यतिरिक्त, त्रिकोणी दोषांचा गेट गळती वैशिष्ट्यांवर देखील गंभीर परिणाम होतो, ज्याचा ऱ्हास दर ६०% आहे. तक्ता ४.२ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेज ऱ्हास आणि बॉडी डायोड वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी, त्रिकोणी दोषांचा प्रभाव लहान आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण अनुक्रमे २६% आणि ३३% आहे. ऑन-रेझिस्टन्समध्ये वाढ होण्याच्या बाबतीत, त्रिकोणी दोषांचा प्रभाव कमकुवत आहे आणि ऱ्हासाचे प्रमाण सुमारे ३३% आहे.
एमओएसएफईटी उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव
आकृती ४.८ ही एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणाच्या पाच वैशिष्ट्यांच्या सांख्यिकीय वितरणाचा हिस्टोग्राम आहे. निळी ठिपकेदार रेषा ही उपकरणाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासासाठी विभाजक रेषा आहे आणि लाल ठिपकेदार रेषा ही उपकरणाच्या बिघाडासाठी विभाजक रेषा आहे. यावरून असे दिसून येते की SiC MOSFET नमुन्यातील एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांची संख्या त्रिकोणी दोष असलेल्या उपकरणांच्या संख्येइतकी आहे. उपकरणाच्या वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव त्रिकोणी दोषांपेक्षा वेगळा आहे. डिव्हाइसच्या बिघाडाच्या बाबतीत, एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांचा बिघाड दर फक्त ४७% आहे. त्रिकोणी दोषांच्या तुलनेत, उपकरणाच्या रिव्हर्स लीकेज वैशिष्ट्यांवर आणि गेट लीकेज वैशिष्ट्यांवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमकुवत झाला आहे, तक्ता ४.३ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे अनुक्रमे ५३% आणि ३८% ऱ्हास गुणोत्तर आहे. दुसरीकडे, थ्रेशोल्ड व्होल्टेज वैशिष्ट्यांवर, बॉडी डायोड वाहक वैशिष्ट्यांवर आणि ऑन-रेझिस्टन्सवर एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा प्रभाव त्रिकोणी दोषांपेक्षा जास्त आहे, ऱ्हास गुणोत्तर ३८% पर्यंत पोहोचते.
सर्वसाधारणपणे, त्रिकोण आणि एपिटॅक्सियल पिट्स हे दोन आकारशास्त्रीय दोष SiC MOSFET उपकरणांच्या बिघाड आणि वैशिष्ट्यपूर्ण ऱ्हासावर लक्षणीय परिणाम करतात. त्रिकोणी दोषांचे अस्तित्व सर्वात घातक आहे, ज्याचा बिघाड दर 93% पर्यंत जास्त आहे, जो प्रामुख्याने उपकरणाच्या उलट गळतीमध्ये लक्षणीय वाढ म्हणून प्रकट होतो. एपिटॅक्सियल पिट दोष असलेल्या उपकरणांचा बिघाड दर 47% कमी होता. तथापि, एपिटॅक्सियल पिट दोषांचा त्रिकोणी दोषांपेक्षा उपकरणाच्या थ्रेशोल्ड व्होल्टेज, बॉडी डायोड कंडक्शन वैशिष्ट्यांवर आणि ऑन-रेझिस्टन्सवर जास्त प्रभाव पडतो.
पोस्ट वेळ: एप्रिल-१६-२०२४