MOSFET சாதனப் பண்புகளின் மீது SiC அடிமூலக்கூறு மற்றும் புறவளர்ச்சிப் பொருட்களின் விளைவுகள்

முக்கோண குறைபாடு

SiC எபிடெக்சியல் அடுக்குகளில் முக்கோணக் குறைபாடுகளே மிகவும் அபாயகரமான உருவவியல் குறைபாடுகளாகும். முக்கோணக் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் 3C படிக வடிவத்துடன் தொடர்புடையது என்பதை ஏராளமான இலக்கிய அறிக்கைகள் காட்டியுள்ளன. இருப்பினும், வெவ்வேறு வளர்ச்சி வழிமுறைகள் காரணமாக, எபிடெக்சியல் அடுக்கின் மேற்பரப்பில் உள்ள பல முக்கோணக் குறைபாடுகளின் உருவவியல் மிகவும் வேறுபட்டதாக இருக்கிறது. இதைத் தோராயமாகப் பின்வரும் வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

(1) மேலே பெரிய துகள்களுடன் முக்கோண வடிவ குறைபாடுகள் உள்ளன

இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் உச்சியில் ஒரு பெரிய கோள வடிவத் துகள் உள்ளது, இது வளர்ச்சி செயல்முறையின் போது விழும் பொருட்களால் ஏற்படக்கூடும். இந்த உச்சியிலிருந்து கீழ்நோக்கி, சொரசொரப்பான மேற்பரப்புடன் கூடிய ஒரு சிறிய முக்கோணப் பகுதியைக் காண முடிகிறது. இதற்குக் காரணம், எபிடெக்சியல் செயல்முறையின் போது, ​​முக்கோணப் பகுதியில் இரண்டு வெவ்வேறு 3C-SiC அடுக்குகள் அடுத்தடுத்து உருவாகின்றன. இவற்றில் முதல் அடுக்கு இடைமுகத்தில் உருவாகி, 4H-SiC படிநிலை ஓட்டத்தின் வழியாக வளர்கிறது. எபிடெக்சியல் அடுக்கின் தடிமன் அதிகரிக்கும்போது, ​​3C பாலிடைப்பின் இரண்டாவது அடுக்கு சிறிய முக்கோணக் குழிகளில் உருவாகி வளர்கிறது, ஆனால் 4H வளர்ச்சிப் படிநிலையானது 3C பாலிடைப் பகுதியை முழுமையாக மூடாததால், 3C-SiC-இன் V-வடிவப் பள்ளப் பகுதி தெளிவாகத் தெரிகிறது.

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

படம் 4.2-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாட்டின் முனைகளில் உள்ள துகள்கள் மிகவும் சிறியவை. மேலும், முக்கோணப் பகுதியின் பெரும்பகுதி 4H-SiC-இன் படிநிலை ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டுள்ளது; அதாவது, முழு 3C-SiC அடுக்கும் 4H-SiC அடுக்கின் கீழ் முழுமையாகப் புதைந்துள்ளது. முக்கோணக் குறைபாட்டின் மேற்பரப்பில் 4H-SiC-இன் வளர்ச்சிப் படிநிலைகளை மட்டுமே காண முடிகிறது, ஆனால் இந்தப் படிநிலைகள் வழக்கமான 4H படிக வளர்ச்சிப் படிநிலைகளை விட மிகவும் பெரியவை.

(3) மென்மையான மேற்பரப்புடன் கூடிய முக்கோண குறைபாடுகள்

படம் 4.3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வகை முக்கோணக் குறைபாடு ஒரு வழவழப்பான மேற்பரப்பு உருவமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இத்தகைய முக்கோணக் குறைபாடுகளில், 3C-SiC அடுக்கானது 4H-SiC-இன் படிநிலை ஓட்டத்தால் மூடப்பட்டிருப்பதால், மேற்பரப்பில் உள்ள 4H படிக வடிவம் மேலும் நுண்ணியதாகவும் வழவழப்பாகவும் வளர்கிறது.

எபிடாக்ஸியல் குழி குறைபாடுகள்

எபிடாக்ஸியல் குழிகள் (குழிகள்) மிகவும் பொதுவான மேற்பரப்பு உருவவியல் குறைபாடுகளில் ஒன்றாகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான மேற்பரப்பு உருவவியல் மற்றும் கட்டமைப்பு வெளிப்புற வடிவம் படம் 4.4-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. சாதனத்தின் பின்புறத்தில் KOH அரிப்புக்குப் பிறகு காணப்பட்ட த்ரெடிங் டிஸ்லொகேஷன் (TD) அரிப்புக் குழிகளின் இருப்பிடமானது, சாதனம் தயாரிப்பதற்கு முன்பு இருந்த எபிடாக்ஸியல் குழிகளின் இருப்பிடத்துடன் தெளிவாகப் பொருந்தி வருகிறது. இது, எபிடாக்ஸியல் குழி குறைபாடுகளின் உருவாக்கம் த்ரெடிங் டிஸ்லொகேஷன்களுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் குறிக்கிறது.

கேரட் குறைபாடு

கேரட் குறைபாடுகள் 4H-SiC எபிடெக்சியல் அடுக்குகளில் காணப்படும் ஒரு பொதுவான மேற்பரப்புக் குறைபாடாகும், மேலும் அவற்றின் வழக்கமான உருவவியல் படம் 4.5-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. அடித்தளத் தளத்தில் அமைந்துள்ள ஃபிராங்கோனியன் மற்றும் பட்டக அடுக்குப்பிளவுகள், படி போன்ற இடப்பெயர்ச்சிகளால் இணைக்கப்பட்டு, அவற்றின் குறுக்கீட்டால் கேரட் குறைபாடு உருவாகிறது என்று கூறப்படுகிறது. கேரட் குறைபாடுகளின் உருவாக்கம், அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD-உடன் தொடர்புடையது என்றும் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. சுச்சிடா எச். மற்றும் குழுவினர், எபிடெக்சியல் அடுக்கில் உள்ள கேரட் குறைபாடுகளின் அடர்த்தி, அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD-இன் அடர்த்திக்கு விகிதாசாரமாக உள்ளது என்பதைக் கண்டறிந்தனர். மேலும், எபிடெக்சியல் வளர்ச்சிக்கு முன்னும் பின்னும் உள்ள மேற்பரப்பு உருவவியல் படங்களை ஒப்பிடுவதன் மூலம், காணப்பட்ட அனைத்து கேரட் குறைபாடுகளும் அடி மூலக்கூறில் உள்ள TSD-உடன் தொடர்புடையவை என்பதைக் கண்டறிய முடிந்தது. வூ எச். மற்றும் குழுவினர், ராமன் சிதறல் சோதனைப் பண்புருவாக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, கேரட் குறைபாடுகள் 3C படிக வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கவில்லை, மாறாக 4H-SiC பல்வகை வடிவத்தை மட்டுமே கொண்டிருந்தன என்பதைக் கண்டறிந்தனர்.

MOSFET சாதனப் பண்புகளின் மீது முக்கோணக் குறைபாடுகளின் விளைவு

படம் 4.7 என்பது முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சாதனத்தின் ஐந்து பண்புகளின் புள்ளிவிவரப் பரவலின் வரைபடமாகும். நீலப் புள்ளிக் கோடு சாதனப் பண்புச் சிதைவிற்கான பிரிப்புக் கோடாகவும், சிவப்புப் புள்ளிக் கோடு சாதனச் செயலிழப்பிற்கான பிரிப்புக் கோடாகவும் உள்ளது. சாதனச் செயலிழப்பைப் பொறுத்தவரை, முக்கோணக் குறைபாடுகள் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் செயலிழப்பு விகிதம் 93%-க்கும் அதிகமாக உள்ளது. இது முக்கியமாக, சாதனங்களின் எதிர் கசிவுப் பண்புகளின் மீது முக்கோணக் குறைபாடுகள் ஏற்படுத்தும் தாக்கத்தால் ஏற்படுகிறது. முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களில் 93% வரை எதிர் கசிவு கணிசமாக அதிகரித்துள்ளது. மேலும், முக்கோணக் குறைபாடுகள் கேட் கசிவுப் பண்புகளிலும் கடுமையான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன, இதன் சிதைவு விகிதம் 60% ஆகும். அட்டவணை 4.2-ல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வரம்பு மின்னழுத்தச் சிதைவு மற்றும் பாடி டையோடு பண்புச் சிதைவைப் பொறுத்தவரை, முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கம் குறைவாக உள்ளது, மேலும் சிதைவு விகிதங்கள் முறையே 26% மற்றும் 33% ஆகும். ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் அதிகரிப்பை ஏற்படுத்துவதைப் பொறுத்தவரை, முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கம் பலவீனமாக உள்ளது, மேலும் சிதைவு விகிதம் சுமார் 33% ஆகும்.

MOSFET சாதனப் பண்புகளின் மீது எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் விளைவு

படம் 4.8 என்பது எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட ஒரு சாதனத்தின் ஐந்து பண்புகளின் புள்ளிவிவரப் பரவலின் ஒரு ஹிஸ்டோகிராம் ஆகும். நீலப் புள்ளிக் கோடு சாதனப் பண்புச் சிதைவிற்கான பிரிக்கும் கோடு ஆகும், மற்றும் சிவப்புப் புள்ளிக் கோடு சாதனச் செயலிழப்பிற்கான பிரிக்கும் கோடு ஆகும். இதிலிருந்து, SiC MOSFET மாதிரியில் எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கை, முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் எண்ணிக்கைக்குச் சமமாக உள்ளது என்பதைக் காணலாம். சாதனப் பண்புகளின் மீதான எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம், முக்கோணக் குறைபாடுகளின் தாக்கத்திலிருந்து வேறுபட்டது. சாதனச் செயலிழப்பைப் பொறுத்தவரை, எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்களின் செயலிழப்பு விகிதம் 47% மட்டுமே. முக்கோணக் குறைபாடுகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சாதனத்தின் தலைகீழ் கசிவுப் பண்புகள் மற்றும் கேட் கசிவுப் பண்புகளின் மீதான எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளின் தாக்கம் கணிசமாகக் குறைந்துள்ளது, அட்டவணை 4.3-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றின் சிதைவு விகிதங்கள் முறையே 53% மற்றும் 38% ஆகும். மறுபுறம், முக்கோணக் குறைபாடுகளைக் காட்டிலும் எபிடெக்சியல் பள்ளக் குறைபாடுகளின் தாக்கம், வரம்பு மின்னழுத்தப் பண்புகள், பாடி டையோடு கடத்தல் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் அதிகமாக உள்ளது, மேலும் அதன் சிதைவு விகிதம் 38%-ஐ எட்டுகிறது.

பொதுவாக, முக்கோணங்கள் மற்றும் எபிடெக்சியல் குழிகள் ஆகிய இரண்டு உருவவியல் குறைபாடுகள், SiC MOSFET சாதனங்களின் செயலிழப்பு மற்றும் பண்புச் சிதைவில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. முக்கோணக் குறைபாடுகளின் இருப்பு மிகவும் ஆபத்தானது, இதன் செயலிழப்பு விகிதம் 93% வரை அதிகமாக உள்ளது. இது முக்கியமாக சாதனத்தின் எதிர் கசிவில் ஏற்படும் குறிப்பிடத்தக்க அதிகரிப்பாக வெளிப்படுகிறது. எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகளைக் கொண்ட சாதனங்கள் 47% என்ற குறைந்த செயலிழப்பு விகிதத்தைக் கொண்டிருந்தன. இருப்பினும், முக்கோணக் குறைபாடுகளை விட எபிடெக்சியல் குழி குறைபாடுகள் சாதனத்தின் வரம்பு மின்னழுத்தம், பாடி டையோடு கடத்தும் பண்புகள் மற்றும் ஆன்-ரெசிஸ்டன்ஸ் ஆகியவற்றில் அதிக தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.