Hazkuntzarako oinarrizko teknologiaSiC epitaxialamaterialak akatsak kontrolatzeko teknologia da, batez ere, gailuaren hutsegite edo fidagarritasuna hondatzeko joera duen akatsak kontrolatzeko teknologiarentzat. Hazkunde epitaxialaren prozesuan epitaxial geruzara hedatzen diren substratu-akatsen mekanismoaren azterketa, substratuaren eta geruza epitaxialaren arteko interfasean akatsen transferentzia eta eraldaketa-legeak eta akatsen nukleazio-mekanismoa dira arteko korrelazioa argitzeko oinarria. substratu-akatsak eta epitaxial egitura-akatsak, substratuaren baheketa eta prozesu epitaxialaren optimizazioa modu eraginkorrean gidatzeko.
-ren akatsaksilizio-karburozko epitaxia geruzabi kategoriatan banatzen dira nagusiki: kristal-akatsak eta gainazaleko morfologia-akatsak. Kristal-akatsak, puntu-akatsak, torloju-dislokazioak, mikrotubulu-akatsak, ertzetako dislokazioak eta abar barne, gehienbat SiC substratuetako akatsetatik sortzen dira eta geruza epitaxialera hedatzen dira. Azaleko morfologia-akatsak zuzenean begi hutsez ikus daitezke mikroskopio baten bidez eta ezaugarri morfologiko tipikoak dituzte. Gainazaleko morfologia-akatsak honako hauek dira batez ere: Scratch, Triangelu-akatsa, Azenario-akatsa, Jaitsiera eta Partikula, 4. Irudian ikusten den moduan. Prozesu epitaxialean zehar, partikula arrotzak, substratu-akatsak, gainazaleko kalteak eta prozesu epitaxialaren desbideraketak tokiko urrats-fluxuan eragina izan dezakete. hazkuntza modua, gainazaleko morfologia-akatsen ondorioz.
1. taula. SiC geruza epitaxialetan matrize-akats arruntak eta gainazaleko morfologia-akatsak eratzeko arrazoiak
Puntu akatsak
Puntu-akatsak sare-puntu bakarrean edo sare-puntu batzuetan hutsune edo hutsuneek sortzen dituzte, eta ez dute hedapen espazialik. Ekoizpen prozesu guztietan akats puntualak gerta daitezke, batez ere ioien inplantazioan. Dena den, zailak dira hautematen, eta puntu-akatsen eta beste akatsen eraldaketaren arteko erlazioa ere nahiko konplexua da.
Mikrotutuak (MP)
Mikrohodiak hazkuntza-ardatzean zehar hedatzen diren torloju hutsak dira, <0001> Burgers bektorearekin. Mikrohodien diametroa mikra zati batetik hamarnaka mikra bitartekoa da. Mikrohodiek hobi itxurako gainazaleko ezaugarriak erakusten dituzte SiC obleen gainazalean. Normalean, mikrohodien dentsitatea 0,1 ~ 1cm-2 ingurukoa da eta obleen ekoizpenaren kalitatearen monitorizazioan murrizten jarraitzen du.
Torlojuen dislokazioak (TSD) eta ertzaren dislokazioak (TED)
SiC-ko dislokazioak dira gailuaren degradazio eta porrotaren iturri nagusia. Bi torloju dislokazioak (TSD) eta ertz dislokazioak (TED) hazkunde-ardatzean zehar doaz, <0001> eta 1/3<11-20> Burgers bektoreekin, hurrenez hurren.
Bi torloju-dislokazioak (TSD) eta ertzaren dislokazioak (TED) substratutik obleen gainazalera heda daitezke eta hobi itxurako gainazaleko ezaugarri txikiak ekar ditzakete (4b irudia). Normalean, ertzaren dislokazioen dentsitatea torlojuen dislokazioena baino 10 aldiz handiagoa da. Torlojuaren dislokazio hedatuak, hau da, substratutik epigeruzaraino hedatzen direnak, beste akats batzuetan ere bihur daitezke eta hazkuntza-ardatzean hedatu daitezke. zeharSiC epitaxialahazkundea, torloju-dislokazioak pilaketa-failetan (SF) edo azenario-akatsetan bihurtzen dira, epigeruzetako ertz-dislokazioak substratutik heredatutako hazkunde epitaxialean zehar substratutik heredatutako plano basaleko dislokazioak (BPD) bihurtzen diren bitartean.
Oinarrizko planoko dislokazioa (BPD)
SiC plano basalean kokatua, 1/3 <11–20> Burgers bektorearekin. BPDak oso gutxitan agertzen dira SiC obleen gainazalean. Normalean 1500 cm-2-ko dentsitatea duen substratuan kontzentratzen dira, epigeruzako dentsitatea 10 cm-2 ingurukoa baino ez da. Fotoluminiszentzia (PL) erabiliz BPDak detektatzeak ezaugarri linealak erakusten ditu, 4c irudian ikusten den bezala. zeharSiC epitaxialahazkundea, BPD hedatuak pilaketa-failetan (SF) edo ertz dislokazioetan (TED) bihur daitezke.
Pilatze akatsak (SF)
SiC plano basalaren pilaketa-sekuentziaren akatsak. Pilatze akatsak geruza epitaxialean ager daitezke substratuan SFak heredatuz, edo plano basalaren dislokazioen (BPD) eta hariztatze torlojuen (TSD) hedapenarekin eta eraldaketarekin erlazionatuta egon daitezke. Oro har, SFen dentsitatea 1 cm-2 baino txikiagoa da, eta ezaugarri triangeluarra erakusten dute PL erabiliz detektatzean, 4e irudian ikusten den bezala. Hala ere, SiC-n pilaketa-matxurak sor daitezke, Shockley motakoak eta Frank motakoak, planoen arteko pilaketa-energia nahaste txiki batek ere irregulartasun nabarmena ekar dezakeelako pilaketa-sekuentzian.
Jaitsiera
Jaitsiera-akatsa hazkuntza-prozesuan zehar erreakzio-ganberaren goiko eta alboetako hormetako partikulen erorketatik sortzen da, erreakzio-ganberaren grafito-kontsumigarrien aldizkako mantentze-prozesua optimizatuta optimizatu daitekeena.
Akats triangeluarra
3C-SiC politipo inklusioa da, SiC epigeruzaren gainazalera hedatzen den plano basalaren norabidean zehar, 4g irudian erakusten den moduan. SiC epigeruzaren gainazalean erortzen diren partikulek sor dezakete hazkunde epitaxialean. Partikulak epigeruzan txertatuta daude eta hazkuntza-prozesua oztopatzen dute, eta ondorioz 3C-SiC politipo inklusioak sortzen dira, angelu zorrotzeko gainazaleko triangeluaren ezaugarriak erakusten dituztenak eskualde triangeluaren erpinetan kokatutako partikulekin. Azterketa askok gainazaleko marradurari, mikrotutuei eta hazkuntza-prozesuaren parametro desegokiei ere egotzi diete politipo-inklusioen jatorria.
Azenarioaren akatsa
Azenario-akatsa TSD eta SF kristal basal-planoetan kokatutako bi mutur pilatzeko faila konplexua da, Frank motako dislokazio batekin amaitua, eta azenario-akatsaren tamaina pilaketa-faila prismatikoarekin lotuta dago. Ezaugarri hauen konbinazioak azenarioaren akatsaren gainazaleko morfologia osatzen du, 1 cm-2 baino dentsitate txikiagoa duen azenario forma baten itxura duena, 4f irudian ikusten den bezala. Azenarioaren akatsak erraz sortzen dira leuntzeko marradurak, TSDak edo substratuaren akatsak.
Marradurak
Marradurak produkzio prozesuan sortutako SiC obleen gainazalean kalte mekanikoak dira, 4h irudian ikusten den bezala. SiC substratuko marradurak epigeruzaren hazkuntza oztopatu dezake, epigeruzaren barruan dentsitate handiko dislokazio ilara bat sor ditzakete edo marradurak azenarioaren akatsak sortzeko oinarri bihur daitezke. Hori dela eta, ezinbestekoa da SiC obleak behar bezala leuntzea, marradura hauek gailuaren errendimenduan eragin handia izan dezaketelako gailuaren eremu aktiboan agertzen direnean.
Gainazaleko morfologiako beste akats batzuk
Step bunching SiC epitaxial hazkuntza prozesuan sortzen den gainazaleko akats bat da, SiC epigeruzaren gainazalean triangelu obtuso edo trapezoidalak sortzen dituena. Gainazaleko beste akats asko daude, hala nola gainazaleko hobiak, kolpeak eta orbanak. Akats hauek optimizatu gabeko hazkuntza-prozesuek eta leunketa-kalteak erabat kentzeak eragin ohi dituzte, eta horrek gailuaren errendimenduari kalte egiten dio.
Argitalpenaren ordua: 2024-05-05