MOSFET சாதன பண்புகளில் SiC அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் பொருட்களின் விளைவுகள்.

முக்கோணக் குறைபாடு

SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் முக்கோணக் குறைபாடுகள் மிகவும் ஆபத்தான உருவவியல் குறைபாடுகள் ஆகும். முக்கோணக் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் 3C படிக வடிவத்துடன் தொடர்புடையது என்பதை ஏராளமான இலக்கிய அறிக்கைகள் காட்டுகின்றன. இருப்பினும், வெவ்வேறு வளர்ச்சி வழிமுறைகள் காரணமாக, எபிடாக்சியல் அடுக்கின் மேற்பரப்பில் உள்ள பல முக்கோணக் குறைபாடுகளின் உருவவியல் மிகவும் வேறுபட்டது. இதை தோராயமாக பின்வரும் வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

(1) மேலே பெரிய துகள்களுடன் முக்கோண குறைபாடுகள் உள்ளன.

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் மேல் பகுதியில் ஒரு பெரிய கோளத் துகள் உள்ளது, இது வளர்ச்சிச் செயல்பாட்டின் போது விழும் பொருட்களால் ஏற்படக்கூடும். கரடுமுரடான மேற்பரப்புடன் கூடிய ஒரு சிறிய முக்கோணப் பகுதியை இந்த உச்சியிலிருந்து கீழ்நோக்கிக் காணலாம். எபிடாக்சியல் செயல்பாட்டின் போது, ​​முக்கோணப் பகுதியில் இரண்டு வெவ்வேறு 3C-SiC அடுக்குகள் தொடர்ச்சியாக உருவாகின்றன, இதில் முதல் அடுக்கு இடைமுகத்தில் அணுக்கருவாக்கப்பட்டு 4H-SiC படி ஓட்டத்தின் மூலம் வளர்கிறது என்பதே இதற்குக் காரணம். எபிடாக்சியல் அடுக்கின் தடிமன் அதிகரிக்கும் போது, ​​3C பாலிடைப் அணுக்கருவின் இரண்டாவது அடுக்கு சிறிய முக்கோண குழிகளில் வளர்கிறது, ஆனால் 4H வளர்ச்சி படி 3C பாலிடைப் பகுதியை முழுமையாக மூடாது, இதனால் 3C-SiC இன் V- வடிவ பள்ளம் பகுதி இன்னும் தெளிவாகத் தெரியும்.

(2) மேற்புறத்தில் சிறிய துகள்கள் மற்றும் கரடுமுரடான மேற்பரப்புடன் முக்கோண குறைபாடுகள் உள்ளன.

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் முனைகளில் உள்ள துகள்கள் படம் 4.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மிகவும் சிறியவை. மேலும் முக்கோணப் பகுதியின் பெரும்பகுதி 4H-SiC இன் படி ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டிருக்கும், அதாவது, முழு 3C-SiC அடுக்கும் 4H-SiC அடுக்கின் கீழ் முழுமையாகப் பதிக்கப்பட்டுள்ளது. முக்கோணக் குறைபாடு மேற்பரப்பில் 4H-SiC இன் வளர்ச்சி படிகளை மட்டுமே காண முடியும், ஆனால் இந்தப் படிகள் வழக்கமான 4H படிக வளர்ச்சி படிகளை விட மிகப் பெரியவை.

(3) மென்மையான மேற்பரப்புடன் கூடிய முக்கோண குறைபாடுகள்

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாடு படம் 4.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி மென்மையான மேற்பரப்பு உருவ அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. அத்தகைய முக்கோணக் குறைபாடுகளுக்கு, 3C-SiC அடுக்கு 4H-SiC இன் படி ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டிருக்கும், மேலும் மேற்பரப்பில் 4H படிக வடிவம் நுணுக்கமாகவும் மென்மையாகவும் வளர்கிறது.

எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகள்

எபிடாக்சியல் குழிகள் (குழிகள்) மிகவும் பொதுவான மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளில் ஒன்றாகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் கட்டமைப்பு அவுட்லைன் படம் 4.4 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. சாதனத்தின் பின்புறத்தில் KOH பொறித்தலுக்குப் பிறகு காணப்பட்ட த்ரெட்டிங் டிஸ்லோகேஷன் (TD) அரிப்பு குழிகளின் இருப்பிடம், சாதனம் தயாரிப்பதற்கு முன் எபிடாக்சியல் குழிகளின் இருப்பிடத்துடன் தெளிவான தொடர்பைக் கொண்டுள்ளது, இது எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் த்ரெட்டிங் டிஸ்லோகேஷன்களுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் குறிக்கிறது.

கேரட் குறைபாடுகள்

கேரட் குறைபாடுகள் 4H-SiC எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் ஒரு பொதுவான மேற்பரப்பு குறைபாடாகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான உருவவியல் படம் 4.5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கேரட் குறைபாடு, படி போன்ற இடப்பெயர்வுகளால் இணைக்கப்பட்ட அடித்தள தளத்தில் அமைந்துள்ள ஃபிராங்கோனியன் மற்றும் பிரிஸ்மாடிக் ஸ்டேக்கிங் பிழைகளின் குறுக்குவெட்டால் உருவாகிறது என்று தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. கேரட் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD உடன் தொடர்புடையது என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. எபிடாக்சியல் அடுக்கில் உள்ள கேரட் குறைபாடுகளின் அடர்த்தி அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD இன் அடர்த்திக்கு விகிதாசாரமாக இருப்பதை சுசிடா எச். மற்றும் பலர் கண்டறிந்தனர். மேலும் எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள மேற்பரப்பு உருவவியல் படங்களை ஒப்பிடுவதன் மூலம், கவனிக்கப்பட்ட அனைத்து கேரட் குறைபாடுகளும் அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD உடன் ஒத்திருப்பதைக் கண்டறிய வு எச். மற்றும் பலர் ராமன் சிதறல் சோதனை குணாதிசயத்தைப் பயன்படுத்தினர்.

MOSFET சாதன பண்புகளில் முக்கோணக் குறைபாடுகளின் விளைவு

படம் 4.7 என்பது முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சாதனத்தின் ஐந்து பண்புகளின் புள்ளிவிவர பரவலின் வரைபடமாகும். நீலப் புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதனப் பண்புச் சிதைவுக்கான பிரிக்கும் கோடாகும், மேலும் சிவப்புப் புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதனப் பழுதிற்கான பிரிக்கும் கோடாகும். சாதனப் பழுதடைந்தால், முக்கோணக் குறைபாடுகள் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் தோல்வி விகிதம் 93% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இது முக்கியமாக சாதனங்களின் தலைகீழ் கசிவு பண்புகளில் முக்கோணக் குறைபாடுகளின் செல்வாக்கால் ஏற்படுகிறது. முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களில் 93% வரை தலைகீழ் கசிவை கணிசமாக அதிகரித்துள்ளது. கூடுதலாக, முக்கோணக் குறைபாடுகள் கேட் கசிவு பண்புகளிலும் கடுமையான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, சிதைவு விகிதம் 60% ஆகும். அட்டவணை 4.2 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வாசல் மின்னழுத்தச் சிதைவு மற்றும் உடல் டையோடு சிறப்பியல்புச் சிதைவுக்கு, முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கம் சிறியது, மேலும் சிதைவு விகிதங்கள் முறையே 26% மற்றும் 33% ஆகும். எதிர்ப்பில் அதிகரிப்பை ஏற்படுத்துவதில், முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கம் பலவீனமாக உள்ளது, மேலும் சிதைவு விகிதம் சுமார் 33% ஆகும்.

MOSFET சாதன பண்புகளில் எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் விளைவு.

படம் 4.8 என்பது எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சாதனத்தின் ஐந்து பண்புகளின் புள்ளிவிவர பரவலின் ஒரு வரைபடமாகும். நீல புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதன சிறப்பியல்பு சிதைவுக்கான பிரிக்கும் கோடாகும், மேலும் சிவப்பு புள்ளியிடப்பட்ட கோடு சாதன செயலிழப்புக்கான பிரிக்கும் கோடாகும். SiC MOSFET மாதிரியில் எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கை முக்கோண குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கைக்கு சமம் என்பதை இதிலிருந்து காணலாம். சாதன பண்புகளில் எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம் முக்கோண குறைபாடுகளிலிருந்து வேறுபட்டது. சாதன செயலிழப்பைப் பொறுத்தவரை, எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் தோல்வி விகிதம் 47% மட்டுமே. முக்கோண குறைபாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தலைகீழ் கசிவு பண்புகள் மற்றும் சாதனத்தின் கேட் கசிவு பண்புகளில் தாக்கம் கணிசமாக பலவீனமடைந்துள்ளது, அட்டவணை 4.3 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, முறையே 53% மற்றும் 38% சிதைவு விகிதங்கள் உள்ளன. மறுபுறம், எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம் வாசல் மின்னழுத்த பண்புகள், உடல் டையோடு கடத்தல் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் முக்கோண குறைபாடுகளை விட அதிகமாக உள்ளது, சிதைவு விகிதம் 38% ஐ அடைகிறது.

பொதுவாக, இரண்டு உருவவியல் குறைபாடுகள், அதாவது முக்கோணங்கள் மற்றும் எபிடாக்சியல் குழிகள், SiC MOSFET சாதனங்களின் தோல்வி மற்றும் சிறப்பியல்பு சிதைவில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. முக்கோண குறைபாடுகளின் இருப்பு மிகவும் ஆபத்தானது, தோல்வி விகிதம் 93% வரை அதிகமாக உள்ளது, இது முக்கியமாக சாதனத்தின் தலைகீழ் கசிவில் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பாக வெளிப்படுகிறது. எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்கள் 47% குறைந்த தோல்வி விகிதத்தைக் கொண்டிருந்தன. இருப்பினும், எபிடாக்சியல் குழி குறைபாடுகள் முக்கோண குறைபாடுகளை விட சாதனத்தின் வாசல் மின்னழுத்தம், உடல் டையோடு கடத்தல் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.