የሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል ንብርብር ጉድለቶች ምንድ ናቸው

ለእድገቱ ዋና ቴክኖሎጂSiC epitaxialቁሳቁሶች በመጀመሪያ ጉድለት መቆጣጠሪያ ቴክኖሎጂ ነው, በተለይ ለመሣሪያ ብልሽት ወይም አስተማማኝነት መበስበስ የተጋለጠ ጉድለት መቆጣጠሪያ ቴክኖሎጂ. በ epitaxial እድገት ሂደት ወቅት ወደ epitaxial ንብርብር ውስጥ የሚዘረጋ የንዑስ ጉድለቶች ዘዴ ጥናት ፣ በ substrate እና epitaxial ንብርብር መካከል ያለውን ግንኙነት ላይ ጉድለቶች ዝውውር እና ትራንስፎርሜሽን ህጎች እና ጉድለቶች መካከል nucleation ዘዴ መካከል ያለውን ትስስር ግልጽ ለማድረግ መሠረት ናቸው. substrate ጉድለቶች እና epitaxial መዋቅራዊ ጉድለቶች, ይህም ውጤታማ substrate የማጣሪያ እና epitaxial ሂደት ማመቻቸት ለመምራት ይችላሉ.

ጉድለቶች የየሲሊኮን ካርቦይድ ኤፒታክሲያል ንብርብሮችበዋናነት በሁለት ምድቦች ይከፈላሉ፡ ክሪስታል ጉድለቶች እና የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች። የክሪስታል ጉድለቶች፣ የነጥብ ጉድለቶች፣ የስክሪፕት መፈናቀል፣ የማይክሮ ቱቡል ጉድለቶች፣ የጠርዝ መፈናቀል፣ወዘተ፣ በአብዛኛው በሲሲ ንኡስ ክፍሎች ላይ ካሉ ጉድለቶች ይመነጫሉ እና ወደ ኤፒታክሲያል ንብርብር ይሰራጫሉ። የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች በአጉሊ መነጽር በመጠቀም በቀጥታ በአይን ሊታዩ የሚችሉ እና የተለመዱ የስነ-ሕዋሳት ባህሪያት አላቸው. በሥዕል 4 ላይ እንደሚታየው የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች በዋናነት የሚያጠቃልሉት፡- Scratch፣ triangular ጉድለት፣ የካሮት ጉድለት፣ ውድቀት እና ቅንጣት፣ በስእል 4 ላይ እንደሚታየው። የእድገት ሁነታ, የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶችን ያስከትላል.

ሠንጠረዥ 1.ምክንያቶች በ SiC epitaxial layers ውስጥ የጋራ ማትሪክስ ጉድለቶች እና የወለል ንጣፎች ጉድለቶች እንዲፈጠሩ

የነጥብ ጉድለቶች

የነጥብ ጉድለቶች የሚፈጠሩት ክፍት በሆኑ ክፍት ቦታዎች ወይም ክፍተቶች በአንድ ጥልፍልፍ ነጥብ ወይም በብዙ ጥልፍልፍ ነጥቦች ነው፣ እና ምንም የቦታ ማራዘሚያ የላቸውም። በእያንዳንዱ የምርት ሂደት ውስጥ በተለይም በ ion መትከል ላይ የነጥብ ጉድለቶች ሊከሰቱ ይችላሉ. ሆኖም ፣ እነርሱን ለመለየት አስቸጋሪ ናቸው ፣ እና በነጥብ ጉድለቶች እና በሌሎች ጉድለቶች መካከል ያለው ግንኙነት እንዲሁ በጣም የተወሳሰበ ነው።

ማይክሮፓይፕ (ኤምፒ)

የማይክሮ ፓይፖች በበርገር ቬክተር <0001> በእድገት ዘንግ ላይ የሚራመዱ ባዶ ስክሪፕቶች ናቸው። የማይክሮ ቱቦዎች ዲያሜትር ከአንድ ማይክሮን ክፍልፋይ እስከ አስር ማይክሮን ይደርሳል። ማይክሮቱቦች በሲሲ ዋይፈርስ ወለል ላይ ትልቅ ጉድጓድ መሰል ገጽታዎችን ያሳያሉ። በተለምዶ የማይክሮ ቱቦዎች መጠጋጋት 0.1 ~ 1cm-2 ነው እና በንግድ የዋፈር ምርት ጥራት ክትትል ውስጥ እየቀነሰ ይሄዳል።

የጠርዝ መሰናክሎች (ቲዲ) እና የጠርዝ መሰናክሎች (TED)

በሲሲ ውስጥ ያሉ መፈናቀሎች የመሳሪያ መበስበስ እና ውድቀት ዋና ምንጭ ናቸው። ሁለቱም የ screw dislocations (TSD) እና የጠርዝ መሰናክሎች (TED) በእድገት ዘንግ ላይ ይሰራሉ፣ በርገርስ ቬክተሮች <0001> እና 1/3<11–20>፣ በቅደም ተከተል።

ሁለቱም የጠመንጃ መፍቻዎች (TSD) እና የጠርዝ ዲስሎኬሽን (TED) ከሥርዓተ-ፆታ ወደ ዋፈር ወለል ሊራዘም እና ትንሽ ጉድጓድ የሚመስሉ የወለል ገጽታዎችን ሊያመጣ ይችላል (ምስል 4 ለ). በተለምዶ የጠርዝ መሰናክሎች ጥግግት 10 እጥፍ ገደማ ነው. የተራዘመ የጠመዝማዛ ማፈናቀል፣ ማለትም፣ ከመሬት በታች እስከ ኤፒላይየር ድረስ፣ እንዲሁም ወደ ሌሎች ጉድለቶች ሊለወጥ እና በእድገት ዘንግ ላይ ሊሰራጭ ይችላል። ወቅትSiC epitaxialእድገት ፣ screw dislocations ወደ መደራረብ ጉድለቶች (SF) ወይም የካሮት ጉድለቶች ይለወጣሉ ፣ በኤፒላይየሮች ውስጥ ያሉ የጠርዝ መሰናክሎች ደግሞ በ epitaxial እድገት ወቅት ከሥርዓተ-መሠረቱ ከሚወርሰው basal አውሮፕላን ዲስሎኬሽን (BPDs) እንደሚለወጡ ያሳያሉ።

የመሠረታዊ አውሮፕላን ማፈናቀል (BPD)

በሲሲ ባሳል አውሮፕላን ላይ የበርገር ቬክተር 1/3 <11 ​​ያለው–20>። BPDs በሲሲ ዋይፋሮች ላይ እምብዛም አይታዩም። አብዛኛውን ጊዜ 1500 ሴሜ-2 የሆነ ጥግግት ጋር substrate ላይ ያተኮሩ ናቸው, epilayer ውስጥ ያላቸውን ጥግግት ብቻ ገደማ 10 ሴሜ-2 ሳለ. Photoluminescence (PL)ን በመጠቀም BPD ዎችን ማግኘት በስእል 4 ሐ እንደሚታየው መስመራዊ ባህሪያትን ያሳያል። ወቅትSiC epitaxialእድገት፣ የተራዘሙ ቢፒዲዎች ወደ መደራረብ ጥፋቶች (SF) ወይም የጠርዝ ዲስሎኬሽን (TED) ሊለወጡ ይችላሉ።

የቁልል ጥፋቶች (ኤስኤፍኤስ)

የሲሲ ባሳል አውሮፕላን የመደራረብ ቅደም ተከተል ጉድለቶች። የቁልል ጥፋቶች በኤፒታክሲያል ንብርብር ውስጥ ኤስኤፍኤስን በንዑስ ክፍል ውስጥ በመውረስ ሊታዩ ይችላሉ። በአጠቃላይ የኤስኤፍኤስ መጠን ከ 1 ሴ.ሜ-2 ያነሰ ነው, እና በስእል 4e ላይ እንደሚታየው PL ን በመጠቀም ሲታወቅ የሶስት ማዕዘን ባህሪን ያሳያሉ. ነገር ግን፣ በሲሲ ውስጥ የተለያዩ አይነት የቁልል ጥፋቶች ሊፈጠሩ ይችላሉ፣ ለምሳሌ Shockley አይነት እና ፍራንክ አይነት፣ ምክንያቱም በአውሮፕላኖች መካከል ያለው አነስተኛ መጠን ያለው የመደራረብ ሃይል ችግር እንኳን ወደ መደራረብ ቅደም ተከተል ከፍተኛ መዛባትን ያስከትላል።

ውድቀት

የመውደቅ ጉድለት በዋነኝነት የሚመነጨው በእድገት ሂደት ውስጥ ባለው የግብረ-መልስ ክፍል የላይኛው እና የጎን ግድግዳዎች ላይ ካለው ቅንጣት ጠብታ ነው ፣ ይህም የምላሽ ክፍል ግራፋይት ፍጆታዎችን ወቅታዊ የጥገና ሂደትን በማመቻቸት ሊመቻች ይችላል።

የሶስት ማዕዘን ጉድለት

በስእል 4ጂ ላይ እንደሚታየው በመሠረታዊ አውሮፕላን አቅጣጫ ወደ ሲሲ ኤፒላይየር ገጽ ላይ የሚዘረጋ 3ሲ-ሲሲ ፖሊታይፕ ማካተት ነው። በኤፒታክሲያል እድገት ወቅት በሲሲ ኤፒላይየር ወለል ላይ በሚወድቁ ቅንጣቶች ሊፈጠር ይችላል። ቅንጣቶቹ በ epilayer ውስጥ የተካተቱ እና በእድገት ሂደት ውስጥ ጣልቃ ይገባሉ, በዚህም ምክንያት 3C-SiC polytype inclusions, ይህም የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው የሶስት ማዕዘን ቅርጽ ያለው ገጽታ በሦስት ማዕዘኑ ክልል ጫፎች ላይ ከሚገኙት ቅንጣቶች ጋር ነው. ብዙ ጥናቶች በተጨማሪም የ polytype inclusions አመጣጥ የወለል ንጣፎች፣ ማይክሮፒፖች እና ተገቢ ያልሆኑ የዕድገት ሂደት መለኪያዎች ናቸው ብለዋል።

የካሮት ጉድለት

የካሮት ጉድለት በቲኤስዲ እና በኤስኤፍ ባሳል ክሪስታል አውሮፕላኖች ላይ የሚገኙ ሁለት ጫፎች ያሉት የተቆለለ ጥፋት ውስብስብ ነው፣ በፍራንክ አይነት መበታተን የተቋረጠ እና የካሮት ጉድለት መጠኑ ከፕሪዝም ቁልል ጥፋት ጋር የተያያዘ ነው። የእነዚህ ባህሪያት ጥምረት በስእል 4f እንደሚታየው ከ 1 ሴ.ሜ-2 ያነሰ ጥግግት ያለው የካሮት ቅርጽ የሚመስለውን የካሮት ጉድለት ላይ ላዩን ሞርፎሎጂ ይመሰርታል. የካሮት ጉድለቶች በቀላሉ የሚፈጠሩት ቧጨራዎችን፣ ቲኤስዲዎችን ወይም የንዑስ ክፍል ጉድለቶችን ነው።

ጭረቶች

በስዕል 4 ሰ ላይ እንደሚታየው ቧጨራዎች በምርት ሂደት ውስጥ በተፈጠሩት የሲሲ ዋይፋዎች ላይ ሜካኒካዊ ጉዳት ናቸው። በሲሲ ንኡስ ክፍል ላይ ያሉ ቧጨራዎች በ epilayer እድገት ላይ ጣልቃ ሊገቡ ይችላሉ, በ epilayer ውስጥ ከፍተኛ-ጥቅጥቅ ያሉ ክፍተቶችን ረድፎችን ያስገኛሉ, ወይም ጭረቶች የካሮት ጉድለቶች ለመፈጠር መሰረት ሊሆኑ ይችላሉ. ስለዚህ የሲሲ ቫፈርን በትክክል ማፅዳት በጣም አስፈላጊ ነው ምክንያቱም እነዚህ ጭረቶች በሚሠራበት ቦታ ላይ በሚታዩበት ጊዜ በመሣሪያው አፈፃፀም ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ ። መሳሪያው.

ሌሎች የገጽታ ሞርፎሎጂ ጉድለቶች

የእርከን ቡኒንግ በሲሲ ኤፒታክሲያል የእድገት ሂደት ውስጥ የተፈጠረ የገጽታ ጉድለት ሲሆን ይህም በሲሲ ኤፒላይየር ወለል ላይ ግልጽ ያልሆነ ትሪያንግል ወይም ትራፔዞይድ ባህሪያትን ይፈጥራል። እንደ የገጽታ ጉድጓዶች፣ እብጠቶች እና እድፍ ያሉ ሌሎች ብዙ የገጽታ ጉድለቶች አሉ። እነዚህ ጉድለቶች ብዙውን ጊዜ የሚከሰቱት ያልተመቻቹ የእድገት ሂደቶች እና የብልሽት ብልሽት ሙሉ በሙሉ ባለመወገዱ ነው፣ ይህም የመሣሪያውን አፈጻጸም ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ያሳርፋል።