সিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল স্তরের ত্রুটিগুলি কী কী?

এর বৃদ্ধির জন্য মূল প্রযুক্তিSiC এপিটাক্সিয়ালউপকরণগুলি প্রথমত ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি, বিশেষত ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তির জন্য যা ডিভাইস ব্যর্থতা বা নির্ভরযোগ্যতা অবনতির ঝুঁকিপূর্ণ। এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির প্রক্রিয়া চলাকালীন এপিটাক্সিয়াল স্তরের মধ্যে প্রসারিত সাবস্ট্রেট ত্রুটিগুলির প্রক্রিয়ার অধ্যয়ন, সাবস্ট্রেট এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরের মধ্যে ইন্টারফেসে ত্রুটিগুলির স্থানান্তর এবং রূপান্তর আইন এবং ত্রুটিগুলির নিউক্লিয়েশন প্রক্রিয়ার মধ্যে পারস্পরিক সম্পর্ক স্পষ্ট করার ভিত্তি। সাবস্ট্রেট ত্রুটি এবং এপিটাক্সিয়াল স্ট্রাকচারাল ত্রুটি, যা কার্যকরভাবে গাইড করতে পারে সাবস্ট্রেট স্ক্রীনিং এবং এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশান।

এর ত্রুটিগুলিসিলিকন কার্বাইড এপিটাক্সিয়াল স্তরপ্রধানত দুটি শ্রেণীতে বিভক্ত: স্ফটিক ত্রুটি এবং পৃষ্ঠ অঙ্গবিকৃতি ত্রুটি. বিন্দু ত্রুটি, স্ক্রু স্থানচ্যুতি, মাইক্রোটিউবুল ত্রুটি, প্রান্ত স্থানচ্যুতি ইত্যাদি সহ স্ফটিক ত্রুটিগুলি বেশিরভাগই SiC সাবস্ট্রেটের ত্রুটি থেকে উদ্ভূত হয় এবং এপিটাক্সিয়াল স্তরে ছড়িয়ে পড়ে। একটি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে সারফেস মর্ফোলজির ত্রুটিগুলি খালি চোখে সরাসরি পর্যবেক্ষণ করা যায় এবং সাধারণ আকারগত বৈশিষ্ট্য রয়েছে। সারফেস মর্ফোলজি ত্রুটিগুলির মধ্যে প্রধানত অন্তর্ভুক্ত রয়েছে: স্ক্র্যাচ, ত্রিভুজাকার ত্রুটি, গাজরের ত্রুটি, পতন এবং কণা, যেমন চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে। এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়া চলাকালীন, বিদেশী কণা, স্তরের ত্রুটি, পৃষ্ঠের ক্ষতি এবং এপিটাক্সিয়াল প্রক্রিয়ার বিচ্যুতিগুলি স্থানীয় ধাপ প্রবাহকে প্রভাবিত করতে পারে। বৃদ্ধির মোড, যার ফলে পৃষ্ঠের অঙ্গসংস্থান সংক্রান্ত ত্রুটি।

সারণি 1. SiC এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলিতে সাধারণ ম্যাট্রিক্স ত্রুটি এবং পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা ত্রুটিগুলির গঠনের কারণগুলি

 

পয়েন্ট ত্রুটি

বিন্দু ত্রুটিগুলি একটি একক জালি বিন্দু বা একাধিক জালি বিন্দুতে শূন্যপদ বা ফাঁক দ্বারা গঠিত হয় এবং তাদের কোন স্থানিক এক্সটেনশন নেই। প্রতিটি উৎপাদন প্রক্রিয়ায় বিন্দুর ত্রুটি দেখা দিতে পারে, বিশেষ করে আয়ন ইমপ্লান্টেশনে। যাইহোক, এগুলি সনাক্ত করা কঠিন, এবং বিন্দু ত্রুটি এবং অন্যান্য ত্রুটিগুলির রূপান্তরের মধ্যে সম্পর্কটিও বেশ জটিল।

 

মাইক্রোপাইপস (এমপি)

মাইক্রোপাইপগুলি হল ফাঁপা স্ক্রু স্থানচ্যুতি যা বৃদ্ধির অক্ষ বরাবর একটি Burgers ভেক্টর <0001> সহ প্রচার করে। মাইক্রোটিউবগুলির ব্যাস একটি মাইক্রনের ভগ্নাংশ থেকে দশ মাইক্রন পর্যন্ত। মাইক্রোটিউবগুলি SiC ওয়েফারগুলির পৃষ্ঠে বড় গর্তের মতো পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়। সাধারণত, মাইক্রোটিউবগুলির ঘনত্ব প্রায় 0.1~1cm-2 এবং বাণিজ্যিক ওয়েফার উত্পাদনের মান পর্যবেক্ষণে হ্রাস অব্যাহত থাকে।

 

স্ক্রু ডিসলোকেশন (টিএসডি) এবং এজ ডিসলোকেশন (টিইডি)

SiC-তে স্থানচ্যুতিগুলি ডিভাইসের অবক্ষয় এবং ব্যর্থতার প্রধান উত্স। উভয় স্ক্রু ডিসলোকেশন (TSD) এবং এজ ডিসলোকেশন (TED) বৃদ্ধির অক্ষ বরাবর চলে, যথাক্রমে <0001> এবং 1/3<11–20> এর বার্গার ভেক্টরের সাথে।

উভয় স্ক্রু ডিসলোকেশন (টিএসডি) এবং এজ ডিসলোকেশন (টিইডি) সাবস্ট্রেট থেকে ওয়েফার পৃষ্ঠ পর্যন্ত প্রসারিত হতে পারে এবং ছোট পিটের মতো পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি আনতে পারে (চিত্র 4 বি)। সাধারণত, প্রান্ত স্থানচ্যুতিগুলির ঘনত্ব স্ক্রু স্থানচ্যুতির প্রায় 10 গুণ। বর্ধিত স্ক্রু স্থানচ্যুতি, অর্থাৎ, সাবস্ট্রেট থেকে এপিলেয়ার পর্যন্ত প্রসারিত, এছাড়াও অন্যান্য ত্রুটিতে রূপান্তরিত হতে পারে এবং বৃদ্ধির অক্ষ বরাবর প্রচারিত হতে পারে। সময়SiC এপিটাক্সিয়ালবৃদ্ধি, স্ক্রু স্থানচ্যুতিগুলি স্ট্যাকিং ফল্ট (এসএফ) বা গাজরের ত্রুটিতে রূপান্তরিত হয়, যখন এপিলেয়ারগুলিতে প্রান্ত স্থানচ্যুতিগুলি এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সময় সাবস্ট্রেট থেকে উত্তরাধিকারসূত্রে পাওয়া বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (BPDs) থেকে রূপান্তরিত হয়।

 

বেসিক প্লেন ডিসলোকেশন (BPD)

1/3 <11–20> এর একটি Burgers ভেক্টর সহ SiC বেসাল প্লেনে অবস্থিত। BPDs খুব কমই SiC ওয়েফারের পৃষ্ঠে উপস্থিত হয়। এগুলি সাধারণত 1500 সেমি-2 ঘনত্ব সহ সাবস্ট্রেটে কেন্দ্রীভূত হয়, যখন এপিলেয়ারে তাদের ঘনত্ব প্রায় 10 সেমি-2। ফটোলুমিনেসেন্স (পিএল) ব্যবহার করে বিপিডি সনাক্তকরণ রৈখিক বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়, যেমন চিত্র 4c এ দেখানো হয়েছে। সময়SiC এপিটাক্সিয়ালবৃদ্ধি, বর্ধিত BPDগুলি স্ট্যাকিং ফল্ট (SF) বা প্রান্ত স্থানচ্যুতিতে (TED) রূপান্তরিত হতে পারে।

 

স্ট্যাকিং ফল্ট (SFs)

SiC বেসাল প্লেনের স্ট্যাকিং সিকোয়েন্সে ত্রুটি। স্ট্যাকিং ফল্টগুলি সাবস্ট্রেটে উত্তরাধিকারসূত্রে এসএফগুলি পেয়ে এপিটাক্সিয়াল স্তরে উপস্থিত হতে পারে, বা বেসাল প্লেন ডিসলোকেশন (বিপিডি) এবং থ্রেডিং স্ক্রু ডিসলোকেশন (টিএসডি) এর এক্সটেনশন এবং রূপান্তরের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে। সাধারণত, এসএফ-এর ঘনত্ব 1 সেমি-2-এর কম হয় এবং পিএল ব্যবহার করে শনাক্ত করার সময় তারা একটি ত্রিভুজাকার বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে, যেমন চিত্র 4e-তে দেখানো হয়েছে। যাইহোক, SiC-তে বিভিন্ন ধরনের স্ট্যাকিং ফল্ট তৈরি হতে পারে, যেমন শকলি টাইপ এবং ফ্র্যাঙ্ক টাইপ, কারণ প্লেনের মধ্যে অল্প পরিমাণে স্ট্যাকিং এনার্জি ডিসঅর্ডারও স্ট্যাকিং সিকোয়েন্সে যথেষ্ট অনিয়ম ঘটাতে পারে।

 

পতন

পতনের ত্রুটিটি প্রধানত বৃদ্ধির প্রক্রিয়া চলাকালীন প্রতিক্রিয়া চেম্বারের উপরের এবং পাশের দেয়ালে কণার ড্রপ থেকে উদ্ভূত হয়, যা প্রতিক্রিয়া চেম্বার গ্রাফাইট ভোগ্য সামগ্রীর পর্যায়ক্রমিক রক্ষণাবেক্ষণ প্রক্রিয়াটিকে অনুকূল করে অনুকূলিত করা যেতে পারে।

 

ত্রিভুজাকার ত্রুটি

এটি একটি 3C-SiC পলিটাইপ অন্তর্ভুক্তি যা বেসাল সমতল দিক বরাবর SiC এপিলেয়ারের পৃষ্ঠ পর্যন্ত প্রসারিত, যেমন চিত্র 4g এ দেখানো হয়েছে। এটি এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধির সময় SiC এপিলেয়ারের পৃষ্ঠে পতনশীল কণা দ্বারা উত্পন্ন হতে পারে। কণাগুলি এপিলেয়ারে এম্বেড করা হয় এবং বৃদ্ধি প্রক্রিয়ায় হস্তক্ষেপ করে, যার ফলে 3C-SiC পলিটাইপ অন্তর্ভুক্তি হয়, যা ত্রিভুজাকার অঞ্চলের শীর্ষে অবস্থিত কণাগুলির সাথে তীক্ষ্ণ-কোণযুক্ত ত্রিভুজাকার পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি দেখায়। অনেক গবেষণায় পৃষ্ঠের স্ক্র্যাচ, মাইক্রোপাইপ এবং বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার অনুপযুক্ত পরামিতিগুলির জন্য পলিটাইপ অন্তর্ভুক্তির উত্সকে দায়ী করা হয়েছে।

 

গাজরের ত্রুটি

গাজরের ত্রুটি হল একটি স্ট্যাকিং ফল্ট কমপ্লেক্স যার দুটি প্রান্ত TSD এবং SF বেসাল ক্রিস্টাল প্লেনে অবস্থিত, ফ্র্যাঙ্ক-টাইপ ডিসলোকেশন দ্বারা সমাপ্ত হয় এবং গাজরের ত্রুটির আকার প্রিজম্যাটিক স্ট্যাকিং ফল্টের সাথে সম্পর্কিত। এই বৈশিষ্ট্যগুলির সংমিশ্রণ গাজরের ত্রুটির পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা গঠন করে, যা 1 সেমি-2 এর কম ঘনত্বের গাজরের আকৃতির মতো দেখায়, যেমন চিত্র 4f এ দেখানো হয়েছে। গাজরের ত্রুটিগুলি সহজেই পলিশিং স্ক্র্যাচ, টিএসডি বা সাবস্ট্রেটের ত্রুটিতে তৈরি হয়।

 

আঁচড়

স্ক্র্যাচগুলি হল SIC ওয়েফারের পৃষ্ঠের যান্ত্রিক ক্ষতি যা উত্পাদন প্রক্রিয়ার সময় গঠিত হয়, যেমন চিত্র 4h এ দেখানো হয়েছে। SiC সাবস্ট্রেটের স্ক্র্যাচগুলি এপিলেয়ারের বৃদ্ধিতে হস্তক্ষেপ করতে পারে, এপিলেয়ারের মধ্যে উচ্চ-ঘনত্বের স্থানচ্যুতিগুলির একটি সারি তৈরি করতে পারে বা স্ক্র্যাচগুলি গাজরের ত্রুটিগুলির গঠনের ভিত্তি হয়ে উঠতে পারে। তাই, SiC ওয়েফারগুলিকে সঠিকভাবে পলিশ করা গুরুত্বপূর্ণ কারণ এই স্ক্র্যাচগুলি ডিভাইসের সক্রিয় এলাকায় উপস্থিত হলে ডিভাইসের কার্যক্ষমতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলতে পারে।

 

অন্যান্য পৃষ্ঠের অঙ্গসংস্থান সংক্রান্ত ত্রুটি

স্টেপ বাঞ্চিং হল একটি পৃষ্ঠের ত্রুটি যা SiC এপিটাক্সিয়াল বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার সময় গঠিত হয়, যা SiC এপিলেয়ারের পৃষ্ঠে স্থূল ত্রিভুজ বা ট্র্যাপিজয়েডাল বৈশিষ্ট্য তৈরি করে। পৃষ্ঠের অন্যান্য অনেক ত্রুটি রয়েছে, যেমন পৃষ্ঠের গর্ত, বাম্প এবং দাগ। এই ত্রুটিগুলি সাধারণত অঅপ্টিমাইজড বৃদ্ধি প্রক্রিয়া এবং পলিশিং ক্ষতির অসম্পূর্ণ অপসারণের কারণে ঘটে, যা ডিভাইসের কার্যকারিতাকে বিরূপভাবে প্রভাবিত করে।