SiC ئاساسىي قىسمى ۋە ئېپىتاكسىيال ماتېرىياللارنىڭ MOSFET ئۈسكۈنىسىنىڭ خۇسۇسىيىتىگە تەسىرى

ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈك

ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەر SiC ئېپىتاكسىيال قەۋىتىدىكى ئەڭ ئۆلۈمگە ئېلىپ بارىدىغان مورفولوگىيەلىك كەمتۈكلۈكلەر. نۇرغۇن ئەدەبىيات دوكلاتلىرىدا ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ شەكىللىنىشى 3C كرىستال شەكلى بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكى كۆرسىتىلدى. قانداقلا بولمىسۇن، ئۆسۈش مېخانىزمىنىڭ ئوخشىماسلىقى سەۋەبىدىن، ئېپىتاكسىيال قەۋىتىنىڭ يۈزىدىكى نۇرغۇن ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ مورفولوگىيەسى پۈتۈنلەي ئوخشىمايدۇ. ئۇنى تەخمىنەن تۆۋەندىكى تۈرلەرگە بۆلۈشكە بولىدۇ:

(1) ئۈستى تەرىپىدە چوڭ زەررىچىلەر بار ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك نۇقسانلار بار

بۇ خىل ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكنىڭ ئۈستى تەرىپىدە چوڭ شار شەكىللىك زەررىچە بار، بۇ ئۆسۈش جەريانىدا يىقىلىپ چۈشكەن نەرسىلەردىن كېلىپ چىقىشى مۇمكىن. بۇ چوققىدىن تۆۋەنگە قاراپ، يۈزى قوپال كىچىك ئۈچبۇلۇڭلۇق رايوننى كۆرگىلى بولىدۇ. بۇنىڭ سەۋەبى، ئېپىتاكسىيە جەريانىدا ئۈچبۇلۇڭلۇق رايوندا ئارقا-ئارقىدىن ئىككى خىل 3C-SiC قەۋىتى شەكىللىنىدۇ، بۇنىڭ بىرىنچى قەۋىتى چېگرا ئېغىزىدا يادرو ھاسىل قىلىدۇ ۋە 4H-SiC باسقۇچ ئېقىمى ئارقىلىق ئۆسىدۇ. ئېپىتاكسىيە قەۋىتىنىڭ قېلىنلىقى ئاشقاندا، 3C كۆپ تىپلىق ئىككىنچى قەۋەت يادرو ھاسىل قىلىدۇ ۋە كىچىك ئۈچبۇلۇڭلۇق ئۆڭكۈرلەردە ئۆسىدۇ، ئەمما 4H ئۆسۈش باسقۇچى 3C كۆپ تىپلىق رايوننى تولۇق قاپلىمايدۇ، شۇڭا 3C-SiC نىڭ V شەكىللىك ئۆڭكۈر رايونى يەنىلا ئېنىق كۆرۈنىدۇ.

(2) ئۈستى تەرىپىدە كىچىك زەررىچىلەر ۋە يۈزى قوپال ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك نۇقسانلار بار

بۇ خىل ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكنىڭ چوققىسىدىكى زەررىچىلەر 4.2-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك، خېلى كىچىك. ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك رايوننىڭ كۆپ قىسمى 4H-SiC نىڭ باسقۇچلۇق ئېقىمى بىلەن قاپلانغان، يەنى پۈتۈن 3C-SiC قەۋىتى 4H-SiC قەۋىتىنىڭ ئاستىغا پۈتۈنلەي چۆمۈلۈپ كەتكەن. ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈك يۈزىدە پەقەت 4H-SiC نىڭ ئۆسۈش باسقۇچلىرىنىلا كۆرگىلى بولىدۇ، ئەمما بۇ باسقۇچلار ئادەتتىكى 4H كرىستال ئۆسۈش باسقۇچلىرىدىن خېلىلا چوڭ.

(3) يۈزى سىلىق ئۈچبۇلۇڭلۇق نۇقسانلار

بۇ خىل ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكنىڭ يۈزى سىلىق بولۇپ، 4.3-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك. بۇنداق ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەردە، 3C-SiC قەۋىتى 4H-SiC نىڭ باسقۇچلۇق ئېقىمى بىلەن قاپلىنىدۇ، ھەمدە يۈزىدىكى 4H كرىستال شەكلى تېخىمۇ ئىنچىكە ۋە سىلىق ئۆسىدۇ.

ئېپىتاكسىيال چوققا كەمتۈكلۈكلىرى

ئېپىتاكسىيە ئۆڭكۈرلىرى (ئۆڭكۈرلەر) ئەڭ كۆپ ئۇچرايدىغان يۈزەكى شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ بىرى بولۇپ، ئۇلارنىڭ تىپىك يۈزەكى شەكىللىك شەكلى ۋە قۇرۇلما شەكلى 4.4-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. ئۈسكۈنىنىڭ ئارقا تەرىپىگە KOH ئويۇش ئارقىلىق ئىشلەنگەندىن كېيىن كۆزىتىلگەن يىپ چىقىش (TD) چىرىش ئۆڭكۈرلىرىنىڭ ئورنى ئۈسكۈنىنى تەييارلاشتىن بۇرۇنقى ئېپىتاكسىيە ئۆڭكۈرلىرىنىڭ ئورنى بىلەن ئېنىق ماس كېلىدۇ، بۇ ئېپىتاكسىيە ئۆڭكۈرى كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ شەكىللىنىشىنىڭ يىپ چىقىش بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.

سەۋزە كەمتۈكلۈكلىرى

سەۋزە كەمتۈكلۈكى 4H-SiC ئېپىتاكسىيال قەۋەتلىرىدە كۆپ ئۇچرايدىغان يۈزە كەمتۈكلۈكى بولۇپ، ئۇلارنىڭ تىپىك شەكلى 4.5-رەسىمدە كۆرسىتىلدى. سەۋزە كەمتۈكلۈكىنىڭ باسقۇچلۇق چىقىشلار بىلەن تۇتاشقان ئاساسىي تۈزلەڭلىكتە جايلاشقان فىرانكو ۋە پىرىزما ئۈستى-ئۈستىلەش يېرىقلىرىنىڭ كېسىشىشىدىن شەكىللەنگەنلىكى خەۋەر قىلىندى. يەنە سەۋزە كەمتۈكلۈكىنىڭ شەكىللىنىشىنىڭ ئاساسىي قاتلامدىكى TSD بىلەن مۇناسىۋەتلىك ئىكەنلىكى خەۋەر قىلىندى. Tsuchida H. قاتارلىقلار ئېپىتاكسىيال قەۋەتتىكى سەۋزە كەمتۈكلۈكىنىڭ زىچلىقى ئاساسىي قاتلامدىكى TSD نىڭ زىچلىقى بىلەن ماس كېلىدىغانلىقىنى بايقىدى. ئېپىتاكسىيال ئۆسۈشتىن ئىلگىرى ۋە كېيىنكى يۈزەكى مورفولوگىيە رەسىملىرىنى سېلىشتۇرۇش ئارقىلىق، كۆزىتىلگەن بارلىق سەۋزە كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ ئاساسىي قاتلامدىكى TSD غا ماس كېلىدىغانلىقىنى بايقىغىلى بولىدۇ. Wu H. قاتارلىقلار رامان چېچىلىش سىنىقى خاراكتېرىنى ئىشلىتىپ، سەۋزە كەمتۈكلۈكلىرىدە 3C كىرىستال شەكلى يوق، پەقەت 4H-SiC كۆپ تىپ بارلىقىنى بايقىدى.

ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈكلەرنىڭ MOSFET ئۈسكۈنىسىنىڭ خۇسۇسىيىتىگە تەسىرى

4.7-رەسىم ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىنىڭ بەش خىل ئالاھىدىلىكىنىڭ ستاتىستىكىلىق تەقسىملىنىشىنىڭ گىستوگراممىسى. كۆك نۇقتىلىق سىزىق ئۈسكۈنىنىڭ خاراكتېرىنىڭ بۇزۇلۇشىنى ئايرىش سىزىقى، قىزىل نۇقتىلىق سىزىق ئۈسكۈنىنىڭ بۇزۇلۇشىنى ئايرىش سىزىقى. ئۈسكۈنىنىڭ بۇزۇلۇشىغا نىسبەتەن، ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەر زور تەسىر كۆرسىتىدۇ، بۇزۇلۇش نىسبىتى %93 تىن يۇقىرى. بۇ ئاساسلىقى ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ ئۈسكۈنىلەرنىڭ تەتۈر ئېقىش خاراكتېرىگە بولغان تەسىرى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىلەرنىڭ %93 ​​گىچە تەتۈر ئېقىش نىسبىتى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاشقان. بۇنىڭدىن باشقا، ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەر دەرۋازا ئېقىش خاراكتېرىگە ئېغىر تەسىر كۆرسىتىدۇ، بۇزۇلۇش نىسبىتى %60. 4.2-جەدۋەلدە كۆرسىتىلگەندەك، چەك بېسىمىنىڭ بۇزۇلۇشى ۋە بەدەن دىئود خاراكتېرىنىڭ بۇزۇلۇشى ئۈچۈن، ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ تەسىرى كىچىك، بۇزۇلۇش نىسبىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا %26 ۋە %33. قارشىلىقنىڭ ئېشىشىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىش جەھەتتە، ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ تەسىرى ئاجىز، بۇزۇلۇش نىسبىتى تەخمىنەن %33.

ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ MOSFET ئۈسكۈنىسىنىڭ خۇسۇسىيىتىگە تەسىرى

4.8-رەسىم ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىنىڭ بەش خىل ئالاھىدىلىكىنىڭ ستاتىستىكىلىق تەقسىملىنىشىنىڭ گىستوگراممىسى. كۆك نۇقتىلىق سىزىق ئۈسكۈنىنىڭ خاراكتېرىنىڭ بۇزۇلۇشىنى ئايرىش سىزىقى، قىزىل نۇقتىلىق سىزىق ئۈسكۈنىنىڭ مەغلۇبىيىتىنى ئايرىش سىزىقى. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى، SiC MOSFET ئەۋرىشكىسىدىكى ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىلەرنىڭ سانى ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈكلەرنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىلەرنىڭ سانىغا باراۋەر. ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ ئۈسكۈنە خاراكتېرىگە بولغان تەسىرى ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈكلەردىن پەرقلىنىدۇ. ئۈسكۈنە مەغلۇبىيىتى جەھەتتە، ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىلەرنىڭ بۇزۇلۇش نىسبىتى پەقەت %47. ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈكلەرگە سېلىشتۇرغاندا، ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ ئۈسكۈنىنىڭ تەتۈر ئېقىش خاراكتېرى ۋە دەرۋازا ئېقىش خاراكتېرىگە بولغان تەسىرى كۆرۈنەرلىك دەرىجىدە ئاجىزلاشقان، بۇزۇلۇش نىسبىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا %53 ۋە %38 بولۇپ، 4.3-جەدۋەلدە كۆرسىتىلگەندەك. يەنە بىر تەرەپتىن، ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنىڭ بوسۇغا توك بېسىمى خاراكتېرى، بەدەن دىئود ئۆتكۈزۈش خاراكتېرى ۋە قارشىلىققا بولغان تەسىرى ئۈچبۇلۇڭلۇق كەمتۈكلۈكلەرگە قارىغاندا چوڭ بولۇپ، بۇزۇلۇش نىسبىتى %38 كە يەتكەن.

ئادەتتە، ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك ۋە ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈرلەر قاتارلىق ئىككى خىل مورفولوگىيەلىك كەمتۈكلۈك SiC MOSFET ئۈسكۈنىلىرىنىڭ مەغلۇبىيىتى ۋە خاراكتېرىنىڭ بۇزۇلۇشىغا زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرنىڭ مەۋجۇت بولۇشى ئەڭ ئېغىر بولۇپ، مەغلۇبىيەت نىسبىتى %93 كە يېتىدۇ، ئاساسلىقى ئۈسكۈنىنىڭ تەتۈر ئېقىشىنىڭ زور دەرىجىدە ئېشىشىدا ئىپادىلىنىدۇ. ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالغان ئۈسكۈنىلەرنىڭ مەغلۇبىيەت نىسبىتى %47 تۆۋەن بولغان. قانداقلا بولمىسۇن، ئېپىتاكسىيال ئۆڭكۈر كەمتۈكلۈكلىرى ئۈسكۈنىنىڭ بوسۇغا توك بېسىمى، بەدەن دىئود ئۆتكۈزۈش خۇسۇسىيىتى ۋە قارشىلىق كۈچىگە ئۈچبۇلۇڭ شەكىللىك كەمتۈكلۈكلەرگە قارىغاندا تېخىمۇ چوڭ تەسىر كۆرسىتىدۇ.