त्रिकोणीय दोष
त्रिकोणीय दोषहरू SiC एपिटेक्सियल तहहरूमा सबैभन्दा घातक रूपात्मक दोषहरू हुन्। धेरै साहित्य रिपोर्टहरूले देखाएका छन् कि त्रिकोणीय दोषहरूको गठन 3C क्रिस्टल रूपसँग सम्बन्धित छ। यद्यपि, फरक वृद्धि संयन्त्रहरूको कारणले गर्दा, एपिटेक्सियल तहको सतहमा धेरै त्रिकोणीय दोषहरूको आकारात्मकता एकदम फरक छ। यसलाई मोटामोटी रूपमा निम्न प्रकारहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ:
(१) माथि ठूला कणहरू भएका त्रिकोणीय दोषहरू छन्।
यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको माथिल्लो भागमा ठूलो गोलाकार कण हुन्छ, जुन वृद्धि प्रक्रियाको क्रममा वस्तुहरू खस्ने कारणले हुन सक्छ। यस शीर्षभागबाट तलतिर कुनै न कुनै सतह भएको सानो त्रिकोणीय क्षेत्र अवलोकन गर्न सकिन्छ। यो यस तथ्यको कारणले हो कि एपिटेक्सियल प्रक्रियाको क्रममा, त्रिकोणीय क्षेत्रमा दुई फरक 3C-SiC तहहरू क्रमिक रूपमा बन्छन्, जसमध्ये पहिलो तह इन्टरफेसमा केन्द्रित हुन्छ र 4H-SiC चरण प्रवाह मार्फत बढ्छ। एपिटेक्सियल तहको मोटाई बढ्दै जाँदा, 3C पोलिटाइपको दोस्रो तह न्यूक्लिएट हुन्छ र साना त्रिकोणीय खाडलहरूमा बढ्छ, तर 4H वृद्धि चरणले 3C पोलिटाइप क्षेत्रलाई पूर्ण रूपमा ढाक्दैन, जसले गर्दा 3C-SiC को V-आकारको खाडल क्षेत्र अझै स्पष्ट रूपमा देखिन्छ।
(२) माथिल्लो भागमा साना कणहरू छन् र खस्रो सतह भएको त्रिकोणीय दोषहरू छन्।
यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको शिरोबिंदूमा रहेका कणहरू चित्र ४.२ मा देखाइएझैं धेरै साना हुन्छन्। र त्रिकोणीय क्षेत्रको अधिकांश भाग ४H-SiC को चरण प्रवाहले ढाकिएको हुन्छ, अर्थात्, सम्पूर्ण ३C-SiC तह पूर्ण रूपमा ४H-SiC तह मुनि एम्बेड गरिएको हुन्छ। त्रिकोणीय दोष सतहमा ४H-SiC को वृद्धि चरणहरू मात्र देख्न सकिन्छ, तर यी चरणहरू परम्परागत ४H क्रिस्टल वृद्धि चरणहरू भन्दा धेरै ठूला हुन्छन्।
(३) चिल्लो सतह भएको त्रिकोणीय दोषहरू
यस प्रकारको त्रिकोणीय दोषको सतहको आकारविज्ञान चिल्लो हुन्छ, जुन चित्र ४.३ मा देखाइएको छ। यस्ता त्रिकोणीय दोषहरूको लागि, ३C-SiC तह ४H-SiC को चरण प्रवाहले ढाकिएको हुन्छ, र सतहमा रहेको ४H क्रिस्टल रूप अझ राम्रो र चिल्लो हुँदै जान्छ।
एपिटेक्सियल पिट दोषहरू
एपिटेक्सियल पिटहरू (पिट्स) सबैभन्दा सामान्य सतह आकारविज्ञान दोषहरू मध्ये एक हो, र तिनीहरूको विशिष्ट सतह आकारविज्ञान र संरचनात्मक रूपरेखा चित्र ४.४ मा देखाइएको छ। उपकरणको पछाडि KOH नक्काशी पछि अवलोकन गरिएको थ्रेडिङ डिस्लोकेशन (TD) जंग खाडलहरूको स्थान उपकरण तयारी गर्नु अघि एपिटेक्सियल खाडलहरूको स्थानसँग स्पष्ट पत्राचार छ, जसले एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको गठन थ्रेडिङ विस्थापनसँग सम्बन्धित छ भनेर संकेत गर्दछ।
गाजरको दोष
गाजर दोषहरू 4H-SiC एपिटेक्सियल तहहरूमा एक सामान्य सतह दोष हो, र तिनीहरूको विशिष्ट आकारविज्ञान चित्र 4.5 मा देखाइएको छ। गाजर दोष चरण-जस्तै विस्थापनहरू द्वारा जोडिएको बेसल प्लेनमा अवस्थित फ्रान्कोनियन र प्रिज्म्याटिक स्ट्याकिंग दोषहरूको प्रतिच्छेदनबाट बनेको रिपोर्ट गरिएको छ। यो पनि रिपोर्ट गरिएको छ कि गाजर दोषहरूको गठन सब्सट्रेटमा TSD सँग सम्बन्धित छ। Tsuchida H. et al. ले एपिटेक्सियल तहमा गाजर दोषहरूको घनत्व सब्सट्रेटमा TSD को घनत्वसँग समानुपातिक भएको पत्ता लगाए। र एपिटेक्सियल वृद्धि अघि र पछि सतह आकारविज्ञान छविहरूको तुलना गरेर, सबै अवलोकन गरिएका गाजर दोषहरू सब्सट्रेटमा TSD सँग मेल खान्छ भनेर फेला पार्न सकिन्छ। Wu H. et al. ले गाजर दोषहरूमा 3C क्रिस्टल रूप समावेश थिएन, तर केवल 4H-SiC पोलिटाइप थियो भनेर पत्ता लगाउन रमन स्क्याटरिङ परीक्षण विशेषता प्रयोग गरे।
MOSFET उपकरण विशेषताहरूमा त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव
चित्र ४.७ त्रिकोणीय दोषहरू भएको उपकरणको पाँच विशेषताहरूको तथ्याङ्कीय वितरणको हिस्टोग्राम हो। नीलो थोप्ला रेखा उपकरण विशेषता गिरावटको लागि विभाजन रेखा हो, र रातो थोप्ला रेखा उपकरण विफलताको लागि विभाजन रेखा हो। उपकरण विफलताको लागि, त्रिकोणीय दोषहरूको ठूलो प्रभाव हुन्छ, र विफलता दर ९३% भन्दा बढी हुन्छ। यो मुख्यतया उपकरणहरूको उल्टो चुहावट विशेषताहरूमा त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभावलाई श्रेय दिइएको छ। त्रिकोणीय दोषहरू भएका उपकरणहरूमध्ये ९३% सम्ममा उल्टो चुहावट उल्लेखनीय रूपमा बढेको छ। थप रूपमा, त्रिकोणीय दोषहरूले गेट चुहावट विशेषताहरूमा पनि गम्भीर प्रभाव पार्छ, जसको गिरावट दर ६०% छ। तालिका ४.२ मा देखाइए अनुसार, थ्रेसहोल्ड भोल्टेज गिरावट र बडी डायोड विशेषता गिरावटको लागि, त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव सानो छ, र गिरावट अनुपात क्रमशः २६% र ३३% छ। प्रतिरोधमा वृद्धि गराउने सन्दर्भमा, त्रिकोणीय दोषहरूको प्रभाव कमजोर छ, र गिरावट अनुपात लगभग ३३% छ।
MOSFET उपकरण विशेषताहरूमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव
चित्र ४.८ एपिटेक्सियल पिट दोषहरू भएको उपकरणको पाँच विशेषताहरूको तथ्याङ्कीय वितरणको हिस्टोग्राम हो। नीलो डटेड रेखा उपकरण विशेषता गिरावटको लागि विभाजन रेखा हो, र रातो डटेड रेखा उपकरण विफलताको लागि विभाजन रेखा हो। यसबाट यो देख्न सकिन्छ कि SiC MOSFET नमूनामा एपिटेक्सियल पिट दोषहरू भएका उपकरणहरूको संख्या त्रिकोणीय दोषहरू भएका उपकरणहरूको संख्या बराबर छ। उपकरण विशेषताहरूमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव त्रिकोणीय दोषहरू भन्दा फरक छ। उपकरण विफलताको सन्दर्भमा, एपिटेक्सियल पिट दोषहरू भएका उपकरणहरूको विफलता दर केवल ४७% छ। त्रिकोणीय दोषहरूको तुलनामा, उपकरणको रिभर्स लिकेज विशेषताहरू र गेट लिकेज विशेषताहरूमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव उल्लेखनीय रूपमा कमजोर भएको छ, तालिका ४.३ मा देखाइए अनुसार क्रमशः ५३% र ३८% को गिरावट अनुपातको साथ। अर्कोतर्फ, थ्रेसहोल्ड भोल्टेज विशेषताहरू, शरीर डायोड चालक विशेषताहरू र अन-प्रतिरोधमा एपिटेक्सियल पिट दोषहरूको प्रभाव त्रिकोणीय दोषहरू भन्दा बढी छ, गिरावट अनुपात ३८% पुग्छ।
सामान्यतया, दुई आकारविज्ञान दोषहरू, त्रिकोण र एपिटेक्सियल पिटहरू, ले SiC MOSFET उपकरणहरूको विफलता र विशेषता क्षयमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छन्। त्रिकोणात्मक दोषहरूको अस्तित्व सबैभन्दा घातक छ, जसको विफलता दर 93% सम्म उच्च छ, जुन मुख्यतया उपकरणको उल्टो चुहावटमा उल्लेखनीय वृद्धिको रूपमा प्रकट हुन्छ। एपिटेक्सियल पिट दोषहरू भएका उपकरणहरूको विफलता दर 47% कम थियो। यद्यपि, एपिटेक्सियल पिट दोषहरूले उपकरणको थ्रेसहोल्ड भोल्टेज, शरीर डायोड चालन विशेषताहरू र त्रिकोणीय दोषहरू भन्दा अन-प्रतिरोधमा बढी प्रभाव पार्छ।
पोस्ट समय: अप्रिल-१६-२०२४